Селенид олова — лучший термоэлектрик в мире

Междисциплинарный коллектив из Северозападного университета (штат Иллинойс) иследуя кристаллическую форму селенида олова (SnSe) натолкнулся на неожиданное открытие. Тепло распространяется в кристаллической решетке этого материала настолько плохо, что его можно считать наиболее эффективным среди известных термоэлектриков.

Ключом к исключительным свойствам селенида олова, как считают авторы открытия в статье, вышедшей 17 апреля в журнале Nature, является простая структура этого материала, напоминающая меха аккордеона, с необычно слабыми связями между атомами, гасящими колебания решетки.

Эффективность преобразования тепла в электричество характеризуется параметром термоэлектрической добротности, ZT, в знаменателе которого находится теплопроводность, а в числителе электропроводность.Чрезвычайно низкая теплопроводность селенида олова в сочетании с неплохой электропроводностью обеспечила ему рекордное значение ZT, равное 2,6 при температуре около 650 ºC. Для сравнения, прежний лучший в мире термоэлектрический материал, полученный в той же лаборатории два года назад, имел ZT не более 2,2.

В современном мире, где до двух третей затраченной энергии уходит в тепловые потери, можно найти множество областей применения для эффективного высокотемпературного термоэлектрического материала. Среди самых очевидных авторы называют авто- и судостроение и тяжелую промышленность (нефтеперегонные заводы, теплоэлектростанции на угле или газе).