วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกที่มีคำสั่ง nanotubes

วัสดุเทอร์โมอิเล็กตริกแห่งแรกของโลกที่ใช้ท่อนาโนสั่งได้รับการพัฒนาโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากภาควิชาระบบนาโนและวัสดุอุณหภูมิสูงของมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ“ MISiS” โดยความร่วมมือกับนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งสวีเดน Lulelo และ Jena University ข้อมูลเกี่ยวกับการพัฒนานวัตกรรมได้ถูกนำเสนอในรูปแบบของบทความในวารสาร Advanced Functional Materials

วัสดุใหม่มีลักษณะเป็นโพลิเมอร์ดังนั้นจึงมีความยืดหยุ่น นอกจากนี้สารเติมแต่งที่ทำจากนาโนทิวบ์ถูกนำมาใช้ที่นี่ซึ่งช่วยปรับปรุงการนำไฟฟ้าอย่างมาก โอกาสสำหรับวัสดุที่มีขนาดใหญ่ โดยหลักการแล้วมันใช้สำหรับชาร์จอุปกรณ์พกพาโดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิมอื่น ๆ สร้อยข้อมือหรือเคสสำหรับสมาร์ทโฟนที่ทำจากวัสดุใหม่จะช่วยให้คุณชาร์จอุปกรณ์พกพาขนาดเล็กอย่างแท้จริงจากความร้อนของร่างกายมนุษย์

วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกประกอบด้วยสารประกอบทางเคมีและโลหะผสมที่สามารถแปลงความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าเมื่อมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างชิ้นส่วนของตัวอย่างที่ทำจากวัสดุดังกล่าว หากคุณเชื่อมต่อตัวนำเข้ากับองค์ประกอบที่ทำจากวัสดุนี้คุณสามารถรับพลังงานไฟฟ้าผ่านมันได้

จำได้ว่าผลเทอร์โมอิเล็กทริกที่รู้จักกันว่า ผล Seebeckถูกค้นพบโดย Thomas Seebeck นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันในปี 1821 และเป็นเวลานานมีเพียงโลหะผสมเท่านั้นที่ใช้เป็นวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกซึ่งให้ประสิทธิภาพเพียง 10% และเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดจากองค์ประกอบดังกล่าวจำเป็นต้องรับรองความแตกต่างของอุณหภูมิหลายร้อยองศาซึ่งเป็นเทคนิคที่ทำได้ยาก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์มองหาทางเลือกสำหรับโลหะผสมเทอร์โมอิเล็กทริก พบวิธีการแก้ปัญหา - วัสดุพอลิเมอร์ที่เหมาะสม วัสดุโพลีเมอร์ที่นำมาเป็นพื้นฐานช่วยให้คุณสามารถสร้างตัวอย่าง เครื่องแปลงความร้อนสามารถทำงานได้แม้ในอุณหภูมิห้อง

นอกจากนี้โพลีเมอร์ส่วนใหญ่ไม่เป็นพิษและมีค่าการนำความร้อนต่ำซึ่งช่วยลดการกระจายความร้อนที่ไม่มีประโยชน์ให้กับพวกเขา โพลีเมอร์มีความยืดหยุ่นเป็นเลิศซึ่งหมายความว่าโดยหลักการแล้ว thermogenerators ที่มีรูปร่างที่ต้องการต่างจากโลหะอัลลอย

ตัวอย่างแรกของโลกของพอลิเมอร์ที่ปรับเปลี่ยนได้ซึ่งมีท่อนาโนที่สั่งการและยืดยาวจัดเรียงโดยใช้โพลีเมอร์ที่มีแนวโน้มมากคือ โพลีเมอร์ในตัวเองนี้มีลักษณะการนำไฟฟ้าสูงนอกจากนี้การนำไฟฟ้าสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการเพิ่มการรวมทางเคมีในเมทริกซ์พอลิเมอร์ของวัสดุเริ่มต้น

รูปด้านบนแสดงกระบวนการผลิตของวัสดุคอมโพสิตโดยใช้ชั้นของโพลีไวนิล butyral เพื่อถ่ายโอนพื้นผิวโค้งที่มีความยืดหยุ่น

ต่อไปนี้แสดงคอมโพสิตที่ถ่ายโอนไปยังวัสดุพิมพ์สามรูปแบบที่มีรูปร่างหลากหลายรวมถึงพื้นผิวโค้งและการรองรับที่ยืดหยุ่น

ภาพที่แสดงแสดงให้เห็นถึงการใช้วัสดุใหม่ที่มีศักยภาพเป็น“ หน่วยการสร้าง” สำหรับวัตถุประสงค์ต่าง ๆ จนถึงการใช้เป็นสารเคลือบผิวสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างไม่ว่าจะเป็นฟิล์มโค้งงอและพื้นผิวที่มีความยืดหยุ่น

ประการแรกอาร์เรย์ของหลอดนาโนคาร์บอนในแนวดิ่งนั้นถูกปลูกบนสารตั้งต้นของสารกึ่งตัวนำหลังจาก - ท่อนาโนถูกยืดออกในแนวนอน จากนั้นอาร์เรย์ของท่อนาโนก็เต็มไปด้วยโพลิเมอร์

เนื่องจากเมื่อนาโนทิวบ์โตขึ้นพวกมันมักจะสะสมก่อตัวเป็นก้อนที่แปลกประหลาดเพื่อกำจัดการสะสมเหล่านี้ ณ จุดหนึ่งวัสดุจะถูกประมวลผลในภายหลังด้วยเอทิลีนไกลคอลและไดเมทิลซัลฟอกไซด์ เมื่อเสร็จสิ้นขั้นตอนการประมวลผลครั้งสุดท้ายพลังงานเฉพาะของวัสดุจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 4 เท่านั่นคือประมาณ 92 μW * mK ^ (- 2)

หนึ่งในผู้เข้าร่วมในกลุ่มวิทยาศาสตร์จากกรม Nanosystems ทำงานและวัสดุอุณหภูมิสูงของ NUST“ MISiS”, ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ Habib Yusupov อ้างว่าลักษณะที่ได้รับจะช่วยให้การใช้วัสดุใหม่เพื่อสร้างตัวแปลงความร้อนที่สามารถแปลงความร้อนของร่างกายมนุษย์ ร่างกายที่อุณหภูมิห้อง) เป็นพลังงานไฟฟ้า ตัวอย่างเช่นคุณสามารถสร้างสร้อยข้อมือในมือของคุณหรือปกสำหรับโทรศัพท์ของคุณซึ่งสามารถใช้พลังงานอุปกรณ์อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานเพิ่มเติม