Vật liệu nhiệt điện với ống nano đặt hàng

Vật liệu nhiệt điện đầu tiên trên thế giới dựa trên các ống nano được đặt hàng được phát triển bởi một nhóm các nhà khoa học thuộc Khoa Hệ thống chức năng và Vật liệu nhiệt độ cao của Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Thông tin về phát triển sáng tạo đã được trình bày dưới dạng một bài báo trên tạp chí Advanced Functional Vật liệu.

Vật liệu mới có tính chất polymer, vì vậy nó rất linh hoạt. Ngoài ra, một chất phụ gia làm từ ống nano đã được sử dụng ở đây, giúp cải thiện đáng kể tính dẫn điện của nó. Triển vọng của vật liệu là khổng lồ. Về nguyên tắc, nó được áp dụng để sạc các thiết bị di động mà không cần các nguồn năng lượng truyền thống khác. Một vòng đeo tay hoặc vỏ cho điện thoại thông minh, được làm bằng vật liệu mới, sẽ cho phép bạn sạc các thiết bị cầm tay nhỏ theo nghĩa đen từ sức nóng của cơ thể con người.

Vật liệu nhiệt điện bao gồm các hợp chất hóa học và hợp kim kim loại có khả năng chuyển đổi nhiệt thành năng lượng điện với sự chênh lệch nhiệt độ giữa các bộ phận của một mẫu làm từ vật liệu đó. Nếu bạn kết nối dây dẫn với một bộ phận làm bằng vật liệu này, bạn có thể nhận năng lượng điện thông qua chúng.

Nhớ lại rằng hiệu ứng nhiệt điện, còn được gọi là Hiệu ứng Seebeck, được phát hiện bởi nhà vật lý người Đức Thomas Seebeck vào năm 1821. Và trong một thời gian dài, chỉ có hợp kim được sử dụng làm vật liệu nhiệt điện cho máy phát nhiệt điện, cho hiệu suất chỉ khoảng 10%. Và để đạt được hiệu quả tối đa từ một yếu tố như vậy, cần phải đảm bảo chênh lệch nhiệt độ hàng trăm độ, điều này rất khó thực hiện.

Trong vài năm qua, các nhà khoa học đã tích cực tìm kiếm các lựa chọn thay thế cho hợp kim nhiệt điện. Một giải pháp đã được tìm thấy - vật liệu polymer phù hợp. Các vật liệu polyme được lấy làm cơ sở cho phép bạn tạo mẫu bộ chuyển đổi nhiệt điệncó khả năng làm việc ngay cả ở nhiệt độ phòng.

Ngoài ra, hầu hết các polyme đều không độc hại và có độ dẫn nhiệt thấp, giúp giảm thiểu sự tản nhiệt vô dụng của nhiệt cung cấp cho chúng. Không giống như hợp kim kim loại, polyme có tính linh hoạt tuyệt vời, có nghĩa là về nguyên tắc, chúng có thể được sử dụng để sản xuất máy phát nhiệt có hình dạng mong muốn.

Mẫu polymer đầu tiên trên thế giới có các ống nano được sắp xếp và kéo dài được sắp xếp bằng cách sử dụng một loại polymer rất hứa hẹn - polyethylenedioxythiophene. Bản thân polymer này được đặc trưng bởi độ dẫn điện cao, ngoài ra, độ dẫn có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách bổ sung các vùi hóa học trong ma trận polymer của vật liệu ban đầu.

Hình trên cho thấy quy trình sản xuất vật liệu composite sử dụng một lớp polyvinyl butyral để chuyển chất nền cong linh hoạt.

Dưới đây cho thấy một hỗn hợp đã được chuyển thành công đến ba chất nền có hình dạng khác nhau, bao gồm một bề mặt cong và hỗ trợ linh hoạt.

Các hình ảnh được hiển thị cho thấy tiềm năng sử dụng vật liệu mới như các khối xây dựng của Wap cho các mục đích khác nhau, cho đến việc sử dụng làm lớp phủ phù hợp cho các sản phẩm ở bất kỳ hình dạng nào, bao gồm cả phim có thể uốn cong và chất nền linh hoạt.

Đầu tiên, một loạt các ống nano carbon được định hướng theo chiều dọc được trồng trên đế chất bán dẫn.Sau - các ống nano được kéo dài theo chiều ngang. Sau đó, các ống nano được lấp đầy bằng polymer.

Kể từ khi ống nano được phát triển, chúng thường tích tụ, tạo thành các chất kết tụ đặc biệt, để loại bỏ sự tích lũy đó tại một thời điểm, vật liệu này đã được xử lý tiếp theo với ethylene glycol và dimethyl sulfoxide. Sau khi hoàn thành bước xử lý cuối cùng, công suất cụ thể của vật liệu tăng hơn 4 lần, nghĩa là, xấp xỉ 92 W * mK ^ (- 2).

Một trong những người tham gia nhóm khoa học thuộc Khoa Hệ thống chức năng và Vật liệu nhiệt độ cao của NUST Hồi MISiSiến, ứng cử viên của khoa học vật lý và toán học Habib Yusupov tuyên bố rằng các đặc tính thu được sẽ cho phép sử dụng vật liệu mới để tạo ra sự biến đổi nhiệt của cơ thể con người. cơ thể có nhiệt độ phòng) thành năng lượng điện. Ví dụ: bạn có thể tạo vòng đeo tay trên tay hoặc vỏ cho điện thoại, có thể liên tục cung cấp năng lượng cho thiết bị mà không cần thêm nguồn năng lượng.