Учёные нашли способ эффективнее превращать потерянное тепло в электричество

Учёные создали новый полимерный термоэлектрический материал, который значительно эффективнее преобразует потерянное тепло в электрическую энергию. Разработку представили исследователи из Национального центра научных исследований Франции (CNRS), Страсбургского университета, Института Шарля Садрона и Саарского университета.

Большая часть энергии в двигателях, промышленном оборудовании и различных электронных устройствах неизбежно теряется в виде тепла. Термоэлектрические материалы позволяют использовать эту энергию повторно, превращая разницу температур в электрический ток.

Обычно для таких задач применяются неорганические полупроводники. Однако полимерные материалы гораздо легче, гибче и лучше подходят для работы при температурах, близких к окружающей среде. Их главным недостатком долгое время оставалась низкая электропроводность.

Специалисты решили эту проблему, разработав новый полимер с модифицированными боковыми цепями и улучшенной совместимостью с легирующими добавками. Это позволило существенно увеличить количество свободных носителей заряда и повысить проводимость материала.

Ещё одним важным этапом стало механическое ориентирование полимерных цепочек после нанесения материала в виде тонкой плёнки. Благодаря этому электроны движутся значительно эффективнее в заданном направлении, что резко улучшило термоэлектрические характеристики без ухудшения остальных свойств материала.

В результате учёные получили коэффициент мощности почти 2,9 мВт·м⁻¹·К⁻², что стало новым рекордом для подобных органических термоэлектрических материалов. По данным авторов исследования, показатель примерно в полтора раза превысил их предыдущий рекорд и почти в 15 раз оказался выше характеристик большинства аналогичных органических систем.

Авторы считают, что технология может использоваться для создания устройств, которые будут преобразовывать потерянное тепло автомобилей, промышленного оборудования и других источников в полезную электроэнергию. Кроме того, новый материал представляет интерес для разработки органической электроники и биоэлектронных датчиков.

Источник: techno-science