Две ультратонкие плёнки превратили бросовое тепло в холод без мотора

Исследовательская группа создала твердотельную охлаждающую систему из двух ультратонких плёнок, которая преобразует низкопотенциальное «бросовое» тепло — неизбежный побочный продукт промышленности, транспорта и электроники — непосредственно в охлаждение без компрессоров, движущихся частей и жидких хладагентов. Результаты, опубликованные в августе 2026 года, предлагают принципиально иную архитектуру для утилизации тепловых отходов.

Проблема бросового тепла

Огромное количество тепловой энергии непрерывно рассеивается в окружающую среду: выхлопные газы автомобилей, стенки промышленных реакторов, чипы серверов, трансформаторы электросетей. Большинство процессов теряет от 30 до 60% исходной энергии в виде тепла с температурой ниже 200 °C — так называемого низкопотенциального, или «бросового» тепла, слишком «холодного» для классических паровых турбин, но вполне реального как источник энергии.

Традиционные термоэлектрические генераторы могут частично преобразовать это тепло в электрический ток, но с низким КПД. Задача охлаждения с использованием бросового тепла — ещё более сложная.

Принцип работы двухплёночной системы

Новая система основана на сочетании двух эффектов, каждый из которых реализуется в отдельной ультратонкой плёнке:

Первая плёнка — термоэлектрическая: она генерирует небольшое напряжение из разницы температур между источником тепла и окружающей средой.

Вторая плёнка — электрокалорическая: под действием приложенного напряжения она охлаждается, поглощая тепло из целевого пространства. Электрокалорический эффект — изменение температуры полярного диэлектрика при приложении электрического поля — обеспечивает охлаждение без механических частей.

Объединение двух плёнок в единый стек позволяет замкнуть цикл: тепло → напряжение → охлаждение — без внешнего источника электропитания.

Ключевые показатели прототипа:

• Толщина всей системы — менее одного миллиметра.
• Коэффициент охлаждения достигает нескольких ватт на квадратный сантиметр при разнице температур источника и среды в 30–50 °C.
• Отсутствие движущихся частей обеспечивает потенциально высокую надёжность и долговечность.

Применения

Наиболее перспективные области использования:

• Охлаждение электроники: встроенное в корпус устройства охлаждение чипов без вентиляторов.
• Умная одежда и медицинские устройства: локальное охлаждение без батарей при наличии источника бросового тепла.
• Промышленность: утилизация тепловых потерь технологического оборудования для поддержания температуры в смежных процессах.

Авторы указывают, что масштабирование требует разработки плёночных материалов с более высокими электрокалорическими коэффициентами и термоэлектрической эффективностью (ZT), что является предметом активных исследований в области функциональной керамики и органических полупроводников.

Ранее pronedra.ru писал о управлении теплопроводностью материалов.