Termoelektrika: apdirbant ją | NPP Azijos medžiagos

Termoelektrika: apdirbant ją | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Termoelektrika

Grubios sąsajos gali būti raktas, siekiant pagerinti bismuto / telūro šerdies / apvalkalo nanodalelių termoelektrines savybes.

Termoelektrinės medžiagos temperatūros gradientą paverčia įtampa. Tačiau dauguma termoelektrinių elementų yra pernelyg neefektyvūs plačiam praktiniam pritaikymui. Vis dėlto galimybė, kad šios medžiagos galėtų naudingai panaudoti šilumos atliekas, pvz., Tas, kurias sukuria vidaus degimo varikliai, jų efektyvumo didinimą daro svarbiu siekiu medžiagų moksle. Mokslininkų komanda, vadovaujama Wooyoung Lee iš Yonsei universiteto Korėjoje 1, parodė, kad sąsajų grūdinimas gali būti efektyvus būdas sustiprinti branduolio / apvalkalo nanovielių termoelektrines savybes.

Idealioje termoelektrikoje krūvis lengvai veda nuo karšto taško iki šalto, o šilumos laidumas yra žemas. Šių kiekių santykis yra nurodytas termoelektriniame „nuopelnų skaičiuje“.

Kadangi tiek elektronai, tiek virpesių bangos gardelėse, žinomos kaip fononai, prisideda prie medžiagos šiluminio laidumo, Lee ir jo kolegos bandė padidinti medžiagos šiluminę elektrinę nuopelną slopindami fononų laidumą nepakenkdami elektros laidumui. Tai gali būti pasiekta pridedant trūkumų arba nanostruktūrizuojant medžiagą, kad ji būtų mažesnė už fonono kelią be vidurkio - tipišką atstumą, kurį fononas nuvažiuoja, kol jis išsibarsto.

Lee ir jo komanda sujungė abu šiuos triukus, kad sumažintų perspektyvios termoelektrinės medžiagos, susidedančios iš bismuto nanovielio šerdies, padengtos telūro apvalkalu, šilumos laidumą. Komanda sintezavo laidus, atšaldydama ką tik paruoštus bismuto nanodalinius skystu azotu ir apdengdama juos telūru, naudodama dulkinimo metodą, suteikdama šerdies / apvalkalo struktūrą su sklandžia sąsaja. Jie taip pat paruošė laidus be aušinimo žingsnio, todėl susidarė grubi sąsaja.

Ištyrę 160–460 nm skersmens šerdies / apvalkalo nanolaidų serijas tiek sklandžiai, tiek grubiai, tyrėjai pastebėjo dvi tendencijas: siauriausių laidų šilumos laidumas buvo mažiausias, o laidų su šiurkščiomis sąsajomis šilumos laidumas buvo mažesnis nei tie, kurie turi sklandžią sąsają - kai kuriais atvejais net penkis kartus.

Image

1 pav. Nanolaidai su bismuto šerdimi, įterpta į telurio apvalkalą, turi geresnes termoelektrines savybes, kai sąsaja tarp šerdies ir apvalkalo yra grublėta, trukdant fononams, bet ne elektronams, tekėti.

Anot Lee, šiurkštinant bismuto ir telūro sąsają, fononų šilumos laidumas sumažėja daug labiau nei elektronų šilumos laidumas (žr. Paveikslėlį). „Bendras poveikis yra didesnis dėl termoelektrinių nuopelnų“, - sako Lee.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.