Vật liệu polymer chuyển đổi thân nhiệt người thành điện

13:25 | 16/08/2019

|
Các nhà khoa học của Đại học Thép MISiS (Nga) cùng với các đồng nghiệp của Đại học Công nghệ Lulelo (Thụy Điển) và Đại học Jena mang tên của Friedrich Schiller (Đức) đã phát triển vật liệu nhiệt điện đầu tiên trên thế giới với các ống nano trật tự. 
vat lieu polymer chuyen doi than nhiet nguoi thanh dien

Vật liệu có đặc tính của polymer, uốn cong và dẻo. Trong tương lai, vật liệu này có thể được sử dụng để sạc các thiết bị di động mà không cần nguồn điện bổ sung: một vòng đeo tay hoặc vỏ như vậy sẽ cho phép sạc đồng hồ hoặc điện thoại trực tiếp từ thân nhiệt cơ thể con người. 

Vật liệu nhiệt điện là hợp chất hóa học hoặc hợp kim có khả năng chuyển đổi nhiệt thành điện do chênh lệch nhiệt độ tại các điểm kết nối. Hiệu ứng này được phát hiện vào năm 1821 bởi nhà vật lý người Đức Thomas Seebeck. Các hợp kim khác nhau đã được sử dụng làm vật liệu chuyển đổi nhiệt thành điện năng. Tuy nhiên, chúng cho hiệu quả không cao – chỉ khoảng 10%. Ngoài ra, để đạt hiệu quả tối đa, tấm hợp kim phải đạt nhiệt độ vài trăm độ.

Các nhà khoa học đã tìm cách thay thế hợp kim bằng vật liệu polymer. Một nhóm các nhà khoa học thuộc Khoa Vật liệu nhiệt độ cao của MISiS đã tạo ra phiên bản polymer được sửa đổi đầu tiên trên thế giới. Các nhà khoa học đã sử dụng một trong những polymer có triển vọng nhất - polyethylenedioxythiophene (PEDOT). Nó có độ dẫn điện cao, có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách cấy thêm nguyên tố hóa học vào màng polymer. 

Đầu tiên, một lớp nano carbon định hướng theo chiều dọc được cấy trên bề mặt chất bán dẫn, sau đó chúng được kéo dài theo chiều ngang, sau đó tráng một lớp polymer. Sau một chu kỳ xử lý như vậy, hệ số công suất vật liệu tăng hơn 4 lần, lên ~92 µВт•mK-2. Theo các nhà nghiên cứu, với những đặc tính như vậy của vật liệu, các sản phẩm từ nó sẽ có thể chuyển đổi ngay cả chênh lệch thân nhiệt cơ thể con người so với nhiệt độ phòng thành điện năng hữu ích. Như vậy, một chiếc vòng đeo tay hoặc vỏ điện thoại di động từ một loại polymer như vậy, sẽ có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị, mà không cần thêm nguồn điện.

Viễn Đông