Созданы кристаллы, которые генерируют электричество из тепла

В ранних термоэлектрических устройствах использовались дорогие и токсичные элементы. Теперь ученые создали недорогие кристаллы, состоящие из меди, марганца, германия и серы, которые могут эффективно преобразовывать тепло в электричество.

Созданы кристаллы, которые генерируют электричество из тепла

В стремлении эффективно преобразовывать тепло в электричество легкодоступные материалы из безвредного сырья инженеры и ученые открывают новые перспективы в разработке безопасных и недорогих, так называемых, термоэлектрических материалов. Синтетический медный минерал приобретает сложную микроструктуру за счет простых изменений в своем составе, тем самым закладывая основу для желаемых свойств, согласно исследованию, опубликованному недавно в журнале Angewandte Chemie.

Новый синтетический материал состоит из меди, марганца, германия и серы и производится с помощью довольно простого процесса. Порошки просто механически сплавляются с помощью шаровой мельницы с образованием предварительно кристаллизованной фазы, которая затем уплотняется при 600 градусах Цельсия . Этот процесс можно легко масштабировать.

Термоэлектрические материалы преобразуют тепло в электричество. Это особенно полезно в промышленных процессах, где отработанное тепло повторно используется в качестве ценной электроэнергии. Обратный подход — охлаждение электронных деталей, например, в смартфонах или автомобилях. Материалы, используемые в таких приложениях, должны быть не только эффективными, но и недорогими и, прежде всего, безопасными для здоровья.

Однако в термоэлектрических устройствах, используемых до сих пор, задействуются дорогие и токсичные элементы, такие как свинец и теллур, которые обеспечивают наилучшую эффективность преобразования. Чтобы найти более безопасные альтернативы, команда ученых из лаборатории CRISMAT обратились к производным природных сульфидных минералов на основе меди. Эти минеральные производные в основном состоят из нетоксичных и широко распространенных элементов, а некоторые из них обладают термоэлектрическими свойствами.

Теперь команде удалось создать серию термоэлектрических материалов, демонстрирующих две кристаллические структуры в одном материале. Исследователи были очень удивлены результатом. Обычно незначительное изменение состава мало влияет на структуру этого класса материалов. Команда обнаружила, что замена небольшой доли марганца на медь приводит к образованию сложных микроструктур с взаимосвязанными нанодоменами, дефектами и когерентными интерфейсами, которые влияют на свойства материала по переносу электронов и тепла.

Авторы работы говорят, что полученный новый материал стабилен до 400 градусов по Цельсию, что находится в диапазоне температур отработанного тепла в большинстве отраслей промышленности. Вполне вероятно, что на основе этого открытия можно разработать новые более дешевые и нетоксичные термоэлектрические материалы, которые заменят более проблемные материалы.

Читайте также

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему ржавеет нержавейка?

Почему ржавеет нержавейка?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля