Учёные теперь лучше понимают как работают термоэлектрики

Термоэлектрические материалы достаточно часто встречаются в природе, но они пока довольно мало применяются в повседневной жизни, поскольку или их применение очень неэффективно, или производство устройств, использующих их, очень затратно. Но несколько групп учёных сейчас проводят исследования в области применения термоэлектрических материалов, что должно дать возможность их массовому применению в различного рода устройствах.

До недавнего времени было довольно мало исследований по данной теме, например, работа Милдреда С. Дрессельхауса (Mildred S. Dresselhaus) из Massachusetts Institute of Technology, в которой он предлагает встраивать в данные материалы крошечные частички, которые будут рассеивать тепло. Это должно позволить создавать отличные проводники электричества, при этом обладающие достаточно высокой сопротивляемостью к резким изменениям температуры.

Другая группа из University of California at Berkley, возглавляемая профессором Пейдонгом Янгом (Peidong Yang) работает над поиском новых материалов. Например, они открыли, что кремний - не самый хороший термоэлектрик, пока его размеры не уменьшены до масштаба нано. Так нанопровода кремния в 100 раз более эффективно преобразуют энергию, чем обычный кремний.

И вот совсем недавно в журнале Nature Materials была опубликована работа учёных из университетов University of Århus, Risø-DTU и University of Copenhagen, которые открыли ещё один секрет некоторых термоэлектрических кристаллов, который может позволить производить более эффективные материалы. Они исследовали сетчатые соединения, в которых в кристаллической решётке одна молекула покрывает другую.

Сначала учёные предполагали, что молекула, находящаяся внутри, может двигаться только в соответствии с тем как материал проводит тепло. Но когда они использовали нейтронный сканер, то обнаружили, что атомы двигаются не так, как это предполагалось изначально. Изучая данные движения исследователи могут более полно исследовать свойства термоэлектриков, что со времен должно позволить производить материалы, которые гораздо лучше используют энергию.

Стоит отметить, что термоэлектрики могут применяться в очень широком спектре устройств: от автомобилей, до электронных устройств. При этом изучение их свойств должно позволить создавать ещё более эффективные материалы, чем те, которые можно будет производить, используя недавние открытия.