Новый материал позволяет устройствам работать без источников питания
Ученые из Венского технологического университета разработали термоэлектрический материал с рекордной эффективностью превращения тепла в электричество. С его помощью различные датчики и небольшие процессоры смогут работать без источников питания.
Термоэлектрические материалы могут преобразовывать тепло в электрическую энергию. Они работают по принципу эффекта Зеебека: при наличии разницы температур между двумя концами материала в нем может возникнуть электрическое напряжение. Количество электрической энергии, которая генерируется при разности температур, определяется значением ZT - чем оно выше, тем качественнее термоэлектрические свойства материала. До сих пор лучшие термоэлектрики имели значение ZT в пределах от 2,5 до 2,8. В случае с новым материалом этот показатель составляет от 5 до 6.
Разработанный термоэлектрик представляет собой тонкий слой железа, ванадия, вольфрама и алюминия, нанесенный на кристалл кремния. Его эффективность столь высока, что его можно использовать для обеспечения энергией датчиков и даже небольших компьютерных процессоров. Такие электрические устройства могли бы сами генерировать электричество для своей работы за счет разницы температур.
По словам Эрнста Бауэра из Института физики твердого тела Венского технологического университета, хороший термоэлектрический материал должен демонстрировать сильный эффект Зеебека и отвечать двум важным требованиям, которые трудно согласовать между собой: он должен проводить электричество настолько хорошо, насколько это возможно, и вместе с тем передавать тепло настолько плохо, насколько это возможно. Этого крайне сложно достичь, поскольку электропроводность и теплопроводность обычно тесно связаны. Эрнст Бауэр, создавший новый материал, сумел решить эту проблему за счет использования кремния, который меняет структуру остальных элементов, изменяя тем самым движение электронов.
Новый материал может быть особенно полезен в сфере интернета вещей, где существует множество маломощных приборов, требующих минимальное количество энергии для своей работы. В теории, они могли бы обходиться без элементов питания.
