|
پژوهشگران کالج بوستن، MIT، کلیمسون و ویرجینیا با استفاده از فناوری نانو توانستند
خواص ترموالکتریک را در یک ترکیب نیمه‌هادی موسوم به هاف هوسلر نوع پی بین ۶۰ تا ۹۰
درصد افزایش دهند. آنها شمش هاف هوسلر را خرد و دوباره فشره کردند که منجر به کاهش
هدایت الکتریکی و افزایش عملکرد ترموالکتریک آن شد.
پیشرفت‌های چشمگیر در بخش عملکرد نسبی ترموالکتریک مواد، باعث شده تا مسیر تولید
نسل جدیدی از محصولات – از سیستم‌های اگزوز خودروها گرفته تا فناوری تولید انرژی از
نور خورشید – که کارکرد پاکیزه‌ای دارند، هموار شود.
یک گروه تحقیقاتی از کالج بوستن، MIT، کلیمسون و ویرجینیا موفق شدند بهبودهایی در
ماده‌ی هاف هوسلر ایجاد کنند. این ماده به‌دلیل پایداری گرمایی، استحکام مکانیکی،
غیر سمی و ارزان بوده و مورد توجه است. به‌رغم این مزایا، هنوز استفاده از هاف
اوسلر فراگیر نشده و دلیل آن هم مربوط به عملکرد ترموالکتریکی ضعیف آن است. پیش از
این عملکرد ترموالکتریک، در دمای ۰٫۵ تا ۷۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برای شمش توده‌ای
هاف هوسلر تعیین شده بود.
پژوهشگران این پروژه می‌گویند که توانسته‌اند عملکرد ترموالکتریک را در هاف هوسلر
در دمای ۰٫۸ تا ۷۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد افزایش دهند. روش این گروه نیاز به زمان و
هزینه‌ی کمتری نسبت به روش‌های رایج دارد.
یکی از محققان این پروژه می‌گوید که این روش ارزان‌قیمت بوده و می‌توان آن را برای
حجم انبوه به کار برد. این روش فرصت بسیار خوبی برای بهبود عملکرد ترموالکتریک مواد
با قیمت پایین است.
برای انجام این کار محققان با استفاده از روش گدازش آرک، شمش‌های آلیاژی را تهیه و
سپس با روش آسیاب گلوله‌ای پودرهای نانومقیاس، تهیه کردند و در نهایت با فشار گرم،
ماده‌ی توده‌ای متراکمی تولید کردند. اندازه‌گیری خواص انتقالی و مطالعات
میکروساختاری روی نمونه‌های نانوساختار نشان داد که این نمونه‌ها نسبت به شمش‌های
اولیه، عملکرد ترموالکتریک بهتری دارند. دلیل این بهبود کاهش هدایت گرمایی است. نقص
ساختاری و تفرق فونون پیشرفته عامل کاهش هدایت گرمایی در این نمونه‌هاست. ضریب سیبک،
که نشان‌دهنده‌ی قدرت ترموالکتریک ماده است، در این نمونه‌ها بالاست.
این گروه درصددند تا جلوی رشد دانه‌ها را در حین فشرده شدن بگیرند، زیرا این دانه‌ها
منشأ هدایت گرمایی در هاف هوسلر هستند.
رن، از کالج بوستون و یکی از پژوهشگران این پروژه، می‌گوید:«زمانی که میانگین
اندازه‌ی دانه‌ها به کمتر از ۱۰۰ نانومتر برسد، هدایت گرمایی کاهش و عملکر
ترموالکتریک بهبود می‌یابد».
نتایج این تحقیق در نشریه‌ی Nano Letters چاپ شده‌است.
|
