Человеческое тепло в электроэнергию: новые материалы смогут питать гаджеты вечно

06.08.2019

Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Технологического университета Лулело (Швеция) и Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия) разработали первый в мире термоэлектрический материал с упорядоченно расположенными нанотрубками. Благодаря полимерной природе, он гибок, а добавка из нанотрубок в несколько раз повышает его электропроводность. В перспективе такой материал можно будет применять для зарядки мобильных устройств без дополнительного источника питания: один такой браслет или чехол позволил бы заряжать часы или телефон прямо от тепла человеческого тела. Статья о разработке опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Термоэлектрические материалы – химические соединения или сплавы металлов, которые способны конвертировать тепло в электроэнергию из-за разницы температур в местах присоединения к пластине проводников. Этот эффект был открыт еще в 1821 году немецким физиком Томасом Зеебеком. Долгое время в качестве материалов для термогенераторов использовались различные сплавы. Однако они дают не очень большой КПД – около 10%. К тому же, для максимальной эффективности нагрев пластины должен быть в нескольких сотен градусов.

В последние годы ученые начали искать альтернативу термоэлектрикам на основе сплавов – и нашли ее в полимерных материалах. Такие материалы работают даже при комнатной температуре, нетоксичны, обладают низкой теплопроводностью (минимизируют рассеивание полученного тепла вовне). К тому же, полимеры, в отличие от сплавов металлов, очень гибкие – такому термогенератору можно придать практически любую требуемую форму.

Коллектив ученых кафедры Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Технологического университета Лулело (Швеция) и Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия) создали первую в мире модифицированную версию полимера с вытянутыми и упорядоченно расположенными нанотрубками. Ученые использовали один из наиболее перспективных полимеров – полиэтилендиокситиофен (ПЭДОТ). Он обладает высокой электропроводностью, которую при этом можно дополнительно усиливать за счет химических включений в полимерную матрицу.

Сначала был выращен вертикально ориентированный «лес» углеродных нанотрубок на полупроводниковой подложке, затем они были вытянуты по горизонтальной плоскости. Сверху нанотрубки «залили» полимером. Поскольку в процессе выращивания нанотрубки зачастую образуют скопления в одной точке (агломерации), для нейтрализации таких скоплений материал подвергали пост-обработке диметилсульфоксидом и этиленгликолем.

После полного цикла обработки фактор мощности материала возрос более чем в 4 раза, до ~92 µВт·mK-2.

По словам участника научной группы со стороны НИТУ «МИСиС», к. ф.-м. н., Хабиба Юсупова, при таких характеристиках материала изделия из него будут способны преобразовывать даже тепло человеческого тела (на контрасте с комнатной температурой) в полезную электроэнергию. Например, сделав браслет для часов или чехол для мобильного телефона из такого полимера, можно будет питать устройства на постоянной основе, без дополнительного источника электроэнергии.

scientificrussia.ru

 





Авторизация


регистрация

Размещение видеороликов

События

УШЕЛ ИЗ ЖИЗНИ

17.09.2021
40 лет на острие технологических вызовов: ушел из жизни Александр Медведев Подробнее »

30.06.2021
XII форум инновационных технологий InfoSpace 2021 Подробнее »

05.04.2021
XIV съезд Союза нефтегазопромышленников России Подробнее »

19.03.2021
16 марта 2021 года в Центре цифрового лидерства состоялся саммит деловых кругов «Сильная Россия - 2021» Подробнее »

06.03.2021
Саммит "Сильная Россия - 2021" Подробнее »

Другие
новости »

Конференции, выставки

Другие
конференции
и выставки »

Рейтинг@Mail.ru

admin@burneft.ru