Новый недорогой термоэлектрический материал работает при комнатной температуре
Исследователи из Хьюстонского университета и Массачусетского технологического института открыли термоэлектрический материал, работающий при комнатной температуре и практически не содержащий дорогого теллурия.
Продукт описан в статье журнала Science. Материал может использоваться для предотвращения перегрева электроники, автомобилей и других систем, сообщает sciencedaily.com.
«Мы получили недорогое соединение, характеризующееся эффективностью в нормальных условиях», — сказал профессор Чжифэн Рен, ответственный автор из Хьюстонского университета (ХУ).
Специалисты уверены, что дальнейшие исследования помогут приблизить производительность материала к показателям стандартного аналога, сплава на основе теллурия и висмута.
Термоэлектрические охладители – сложные в создании системы. Они работают при меньших температурах из-за чего снижается сравнительный показатель качества (ZT). Но устройства имеют большой коммерческий потенциал из-за длительного потенциального срока службы.
«Рынок таких систем растет. В 2018-м он оценивался в 0,6 млрд долл. К 2027-му сумма достигнет 1,7 млрд долл.», — написали исследователи.
Лучшим материалом для термоэлектрического охлаждения считается сплав теллурия-висмута. Но теллурий стоит около 50 долл. за кг, отметил первый автор работы, Джун Мао из ХУ. Исследователи заменили сплав магнием, чья цена – примерно 6 долл./кг. Вместе с висмутом он может удерживать отрицательные заряды n-типа. По эффективности материал не уступает продукту с теллурием.
Прототип модуля обошелся дешевле стандартного устройства. Новый продукт объединили со сплавом теллурия-висмута, переносящего положительные заряды (p-тип). Расходы на материалы составляют около 30% стоимости устройства. Переход на магний увеличит экономию. Новое соединение также поддерживает электрический контакт лучше большинства наноструктурных материалов, отметили исследователи.
