TA STRONA UŻYWA COOKIE. Usługodawca oraz jego zaufani partnerzy korzystają z plików cookies i innych technologii automatycznego przechowywania danych do celów statystycznych, reklamowych oraz realizacji usług, w tym również aby wyświetlać użytkownikom najbardziej dopasowane oferty i reklamy.
Usługodawca i jego zaufani partnerzy wymagają zgody użytkownika na gromadzenie danych w celu obsługi spersonalizowanych treści i ogłoszeń. Jeśli korzystasz ze strony instalki.pl bez zmiany ustawień przeglądarki, to oznacza to, że nie wyrażasz sprzeciwu co do otrzymywania wszystkich plików cookies na swoje urządzenie ze strony instalki.pl.
Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianie ustawień cookie w przeglądarce.
Od dnia 25.05.2018 r. na terenie Unii Europejskiej wchodzi w życie Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego w sprawie ochrony danych osobowych. Prosimy o zapoznanie się z regulaminem oraz polityką prywatności serwisu  [X]
Instalki.pl » Aktualności » Nauka » Nowy materiał termoelektryczny zasili wiele urządzeń za darmo
Poniedziałek, 18 Listopad 2019 14:58, Wpisany przez Maksym Słomski
tu vien
Sukces Austriaków.

Uniwersytet Techniczny w Wiedniu pochwalił się dokonaniem, które może znacząco przyspieszyć rozwój IoT (internetu rzeczy), a zwłaszcza wchodzących w jego skład urządzeń ubieralnych. Badaczom udało się wytworzyć materiał o rekordowo wysokiej skuteczności w zakresie zamieniania ciepła w energię elektryczną. Materiał wykorzystujący termoelektryczne zjawisko Seebacka może stale zasilać urządzenia bez konieczności cyklicznego doładowywania lub wymiany baterii.

Zjawisko Seebacka polega na powstawaniu siły elektromotorycznej w obwodzie zawierającym dwa metale lub półprzewodniki, których złącza znajdują się w różnych temperaturach. Ilość energii elektrycznej, którą można wytworzyć przy danej różnicy temperatur, mierzy się za pomocą tak zwanej wartości ZT: im wyższa wartość ZT materiału, tym lepsze są jego właściwości termoelektryczne. To właśnie w tutaj Austriacy wykazali się niespotykanym wcześniej kunsztem.

Najlepsze jak dotąd termoelektryki cechowały się wartością ZT na poziomie około 2,5 do 2,8. Naukowcom z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu udało się opracować zupełnie nowy materiał o wartości ZT od 5 do 6. Składają się na niego cienkie warstwy żelaza, wanadu, wolframu i aluminium nałożone na kryształ krzemu. Podaje się, że materiał jest w stanie wytworzyć ilość energii niezbędną nie tylko do zasilania czujników, ale nawet niektórych procesorów komputerowych. Ich zasilanie brałoby się wyłącznie z różnic temperatur.

"Dobry materiał termoelektryczny musi wykazywać silny efekt Seebecka i musi spełniać dwa ważne wymagania, które trudno jest często ze sobą pogodzić", mówi prof. Ernst Bauer. "Z jednej strony powinien on przewodzić prąd tak dobrze, jak to możliwe; z drugiej strony powinien transportować ciepło tak słabo, jak to możliwe. Jest to wyzwanie, ponieważ przewodnictwo elektryczne i przewodność cieplna są zwykle ściśle powiązane."



Sukces naukowców z Austrii tkwi właśnie w niestosowanej wcześniej mieszance materiałów.

"Atomy w materiałach termoelektrycznych są zwykle ułożone w ściśle regularny wzór - w sieć sześcienną, w której na każdym wierzchołku i na środku każdej komórki elementarnej znajduje się atom", mówi Ernst Bauer. "Odległość między dwoma atomami żelaza jest zawsze taka sama i to samo dotyczy innych rodzajów atomów. Cały kryształ jest zatem całkowicie regularny."

Kiedy jednak na krzem nakłada się cienką warstwę materiału, dzieje się coś niesamowitego: struktura zmienia się radykalnie. Chociaż atomy wciąż tworzą sześcienny wzór, są one teraz ułożone w strukturę skoncentrowaną na przestrzeni, a rozkład różnych rodzajów atomów staje się całkowicie losowy. Ta mieszanina regularności i nieregularności układu atomowego zmienia również strukturę elektronową, która determinuje ruch elektronów w ciele stałym. W ten sposób uzyskuje się bardzo niski opór elektryczny.

Drgania sieci krystalicznych, które przenoszą ciepło z miejsc o wysokiej temperaturze do miejsc o niskiej temperaturze, są hamowane przez nieregularności w strukturze kryształu. Dlatego właśnie przewodność cieplna maleje. Jest to ważne, jeśli energia elektryczna ma być stale wytwarzana z różnicy temperatur - jeśli różnice temperatur szybko by się równoważyły, a cały materiał miałby wszędzie tę samą temperaturę, wówczas efekt termoelektryczny zatrzymałby się.

Źródło: Phys.org, TUVien