Исследователям из Массачусетского технологического института и Бостонского колледжа удалось значительно улучшить потенциал одного из материалов, непосредственно преобразующих тепло в электрический ток.
Возможность такого превращения была открыта почти два века назад. В 1821 между ними до различных температур, в цепи пойдет ток. На этом физическом явлении, названном в честь первооткрывателя, основано действие широко распространенных датчиков температуры, термопар.
Казалось бы, эффект Зеебека можно использовать для прямого получения электричества из тепла. Однако сделать это не так просто, поскольку коэффициент полезного действия большинства термоэлектриков крайне невелик. Но сама эта возможность очень привлекательна, и поэтому над повышением эффективности термоэлектриков работают во многих лабораториях.
Профессор физики Бостонского колледжа Жифенг Рен [Zhifeng Ren] и его коллеги из МТИ добились успеха с помощью нанотехнологий. Они взяли за основу давно известный полупроводниковый термоэлектрик, сплав висмута, сурьмы и теллура. Экспериментаторы сначала смололи его в мельчайшую пыль, состоящую из частиц размером примерно в 20 нанометров. Затем они изготовили из нанопорошка твердые диски и бруски, подвергнув его сжатию при высоких температурах. В итоге они получили материал с куда более однородной кристаллической структурой, чем исходный сплав, который оказался весьма эффективным термоэлектриком. Измерения показали, что он преобразует тепло в электричество как минимум на 40% лучше сплава-предшественника. Это происходит из-за того, что тепловые возбуждения переносятся в правильной кристаллической решетке с меньшими потерями, чем в решетке со структурными дефектами. Новому термоэлектрическому материалу посвящено сообщение, которое 20 марта появилось в сетевом журнале Science Express.
