Кристаллы с нано-клетками приведут к созданию энергосберегающих материалов

 


Термоэлектрические материалы, с помощью которых можно преобразовать тепловую энергию в электрическую, или наоборот – использовать электрический ток для охлаждения, тем более эффективны, чем лучше они проводят электрический ток и чем ниже их теплопроводность. Усовершенствование структуры и энергосберегающих свойств термоэлектрических материалов внесет значительный вклад в промышленность и в экологическое состояние окружающей среды.

Вопрос эффективного преобразования энергии тепловых потерь является актуальным в конструировании современных автомобилей. Ведущие производители готовят к выпуску на рынок новые модели, в которых энергосберегающая эффективность достигается в использовании энергии выхлопных газов. Другая, не менее важная область применения термоэлектрических материалов – в создании систем охлаждения, в которых новые материалы заменят ядовитые и экологически опасные «парниковые газы», например широко используемый фреон R-134a.

В работе, опубликованной недавно в журнале Nature Materials, ученые изучили свойства одного из наиболее перспективных термоэлектрических материалов. Его структура представляет собой клатрат, заполненный нано-клетками (nano-cages).

При помещении тяжелого атома внутрь каждой нано-клетки можно существенно уменьшить теплопроводность кристалла. До сих пор ученые полагали, что тяжелые атомы, находящиеся в клетках, движутся случайным образом и тем самым обеспечивают слабую теплопроводность, однако оказалось, что это не так.

Для изучения движения атомов в исследуемом материале ученые использовали метод нейтронного рассеяния. В кристаллах наблюдалось движение самих атомов решетки, именно оно и обеспечивает хорошие термоэлектрические показатели материала. Найденное свойство станет основой новых принципов создания еще более эффективных термоэлектрических материалов.


Источник: NanoNewsNet