Кристаллы с нано-клетками приведут к созданию энергосберегающих материалов
Ученые из University of Copenhagen и Technical University of Denmark обрисовали новый принцип действия клатратных термоэлектрических материалов. Внедрение этого открытия отыщет широкое использование в увеличении эффективности применения горючего в машинах и при создании нового поколения хладагентов
Термоэлектрические материалы, благодаря которым возможно преобразовать тепловую энергию в электрическую, либо напротив – применять электрический ток для охлаждения, тем более действенны, чем лучше они выполняют электрический ток и чем ниже их теплопроводность. Усовершенствование энергосберегающих свойств и структуры термоэлектрических материалов внесет большой вклад в индустрию и в экологическое состояние окружающей среды.
Вопрос действенного преобразования энергии тепловых утрат есть актуальным в конструировании современных машин. Ведущие производители готовят к выпуску на рынок новые модели, в которых энергосберегающая эффективность достигается в применении энергии выхлопных газов. Вторая, не меньше ответственная область применения термоэлектрических материалов – в создании совокупностей охлаждения, в которых новые материалы заменят ядовитые и экологически страшные «парниковые газы», к примеру обширно применяемый фреон R-134a.
В работе, опубликованной сравнительно не так давно в издании Nature Materials, ученые изучили свойства одного из самые перспективных термоэлектрических материалов. Его структура является клатратом , заполненный нано-клетками (nano-cages).
Кристаллическая структура нано-клетки. Первоначально считалось, что неповторимые особенности этого материала обусловлены перемещениями тяжелого атома – «гостя» в клетки, но изучения продемонстрировали, что перемещение претерпевают атомы всей ядерной клетки
При помещении тяжелого атома вовнутрь каждой нано-клетки возможно значительно уменьшить теплопроводность кристалла. До сих пор ученые полагали, что тяжелые атомы, находящиеся в клетках, движутся случайным образом и тем самым снабжают не сильный теплопроводность, но оказалось, что это не так.
Для изучения перемещения атомов в исследуемом материале ученые применяли способ нейтронного рассеяния. В кристаллах наблюдалось перемещение самих атомов решетки, как раз оно и снабжает хорошие термоэлектрические показатели материала. Отысканное свойство станет базой новых правил создания еще более действенных термоэлектрических материалов.
Мария Костюкова