Термоэлектрические наноматериалы – ключ к энергосбережению

Профессор Массачусетского технологического института (MIT) Милдред Дресселхауз (Mildred Dresselhaus) и ее рабочая группа разрабатывают инновационные материалы, которые могут привести к существенному снижению энергопотребления самых разных приборов и устройств. Например, такие материалы можно применять для охлаждения сидений автомобилей, обеспечивая комфорт непосредственно пассажиру, без кондиционирования салона. Среди возможных применений термоэлектрических материалов – охлаждающие системы, помещаемые непосредственно на микрочип, термоэлектрические системы с высоким КПД, фотогальванические солнечные батареи и пр.

Исследования основаны на принципах термоэлектрического охлаждения и нагревания, которые были открыты в начале 19 века, и впервые применены на практике в 1960-х профессором MIT Полом Грэем (Paul Gray). При нагревании некоторые материалы продуцируют электрический ток. Если же через них пропустить ток, то они с одной стороны нагреваются, а с другой – охлаждаются. Особенно хорошо этот принцип работает для полупроводников, из которых производятся чипы.

Фундаментальная проблема создания эффективных термоэлектрических материалов состоит в том, что они должны обладать одновременно высокой электро- и низкой теплопроводностью. В большинстве же случаев высокая электропроводность сопровождается высокой теплопроводностью. Применив современные нанотехнологии, ученые предложили включить в матрицы материалов полупроводниковые наночастицы или сетки. Оказалось, что такая наноструктура препятствует распространению тепла и не сказывается на электропроводности.

Результаты разработки, спонсируемой NASA, будут представлены 26 ноября на проходящей в Бостоне (США) ежегодной конференции Материаловедческого общества (Materials Research Society).