جهشی صنعتی در ساخت نانو ژنراتورهای ترموالکتریک

براساس اعلام گروه علوم IRNA روز دوشنبه ، تیمی از پژوهشگاه تحقیقات شیمیایی کره (KRICT) توسط میجونگ هان و یونگ هون کانگ ، ژنراتور ترموالکتریک (TEG) تهیه شده است. (CNT) ساخته شده و محدودیت های ترموالکتریک آلی را غلبه می کند. این فناوری جدید ضمن حفظ انعطاف پذیری مکانیکی ، توانایی بالایی در برداشت انرژی حرارتی و تأمین انرژی برای دستگاه های کوچک از جمله سنسورهای پوشیدنی دارد.

بر خلاف مواد ترموالکتریک سنتی ، که عمدتا از فلزات سخت ساخته شده است ، استفاده از نانولوله های کربن باعث کاهش وزن و افزایش انعطاف پذیری ساختار می شود. با این حال ، تلاش های قبلی برای استفاده از CNT در ساخت ژنراتورهای ترموالکتریک به دلیل عملکرد ضعیف و دوام کم بسیار موفق نبود. برای حل این مشکل ، محققان KRICT یک فرآیند اختصاصی طراحی کرده اند که نانولوله های کربن را به جای فیلم های نازک به ساختارهای فوم حجیم تبدیل می کند.

در این روش ، پودر همراه با مواد ترموالکتریک در قالب های خاص ریخته می شود و توسط فرآیند تبخیر سریع در دمای محیط و گرمای نهایی ، اسفنج و ساختار متخلخل ایجاد می شود. همچنین ، بیسمون های بیسمون های آنتروپون -بیسمون ها به طور یکنواخت در منافذ کف توزیع می شوند ، که باعث بهبود ثبات مکانیکی می شود و عملکرد ترمو الکتریک ماده را به طور قابل توجهی تقویت می کند.

نتیجه این فناوری دستیابی به ضریب صلاحیت ترموالکتریک (ZT) 1.5 است که ۱.۵ برابر بیشتر از فوم CNT بدون افزودنی BST است. در آزمایشات روی لوله شیشه ای با اختلاف دما ۰.۵ درجه کلوین ، ژنراتور موفق به تولید ۱.۵ میکرومد شد. مبلغی که برای تنظیم سنسورهای پوشیدنی کافی است.

علاوه بر این ، دوام مکانیکی ژنراتور در آزمایش های خمشی در ۶۰۰۰ چرخه تأیید شده است و هیچ کاهش قابل توجهی در عملکرد مشاهده نشده است. نکته مهم دیگر کاهش زمان تولید این کف ها به ۴ ساعت است. در حالی که روشهای سنتی مبتنی بر TEG مبتنی بر CNT بیش از سه روز نیاز دارند. این ویژگی توانایی بالای این فناوری را برای تولید انبوه نشان می دهد.

تیم تحقیقاتی KRICT قصد دارد از روشهای دوپینگ برای افزایش بیشتر بهره وری ترموالکتریک مواد استفاده کند و فناوری را برای تجاری سازی تا سال ۳ هدف قرار دهد. برنامه های آینده این فناوری شامل استفاده از عمر باتری ، مراکز داده اطلاعات مصنوعی و دستگاه های الکترونیکی اتوماتیک و پوشیدنی است.

هان و کانگ گفتند: “این مطالعه یک گام مهم در توسعه عزت نفس و دستگاه های انعطاف پذیر است.” “توانایی و دوام بالای این مواد افق های جدیدی را در زمینه برداشت انرژی باز می کند.”

مقاله مقاله در تاریخ ۲ ژانویه توسط مجله معتبر کربن انرژی (با ضریب تأثیر ۱.۲) منتشر شده است و در پشت مجله قرار دارد. میونگ هون جونگ و آن جین بی نیز اولین نویسندگان در تهیه این مقاله بودند.