Tăng năng suất nhiệt điện nhờ công nghệ nano

author 09:33 13/09/2015

(VietQ.vn) - Các nhà nghiên cứu đã xây dựng các cấu trúc nano được tạo thành từ hỗn hợp các hợp kim với kích thước rất nhỏ, để có thể đáp ứng được trong những máy làm lạnh vi mô và các máy phát điện, từ đó giúp tăng năng suất nhiệt điện.

Sự kiện: Chuyên đề: NÂNG CAO NĂNG SUẤT CHẤT LƯỢNG

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Boston và Học viện công nghệ Massachusetts bước đầu đã thành công trong việc sử dụng công nghệ nano để đạt được những cải thiện lớn về khả năng tăng hiệu suất nhiệt điện, đem lại hy vọng cho việc hình thành thế hệ các sản phẩm mới trong lĩnh vực thiết bị bán dẫn, cơ khí cũng như các công nghệ sử dụng nguồn năng lượng.

Nghiên cứu của họ được đăng trên Tạp chí Khoa học đã chỉ ra rằng những nguyên liệu có thể biến đổi nhiệt năng thành điện năng và ngược lại. Nhưng họ đã vấp phải bế tắc then chốt khi cố gắng nâng cao hiệu quả: phần lớn các vật chất vừa dẫn điện lại vừa dẫn nhiệt nên nhiệt độ giữa chúng được cân bằng rất nhanh chóng.

Để cải thiện được hiệu suất, các nhà khoa học đã cố kiếm cho được những vật liệu mà có thể dẫn điện nhưng không tương ứng về khả năng dẫn nhiệt. Các nhà nghiên cứu đã thu được thành quả lớn trong khả năng tăng hiệu suất nhiệt điện của hợp chất bán dẫn với thành phần cơ bản là nguyên tố Tellurium và hai phi kim khác là Bismuth và antimony.

Nhóm nghiên cứu đã làm tăng thêm hệ số công ích được 40% trong dạng hợp kim này. Đây là bước tiến thành công khi sử dụng hợp kim tương đối rẻ và thân thiện với môi trường và họ hy vọng khám phá này có thể nhanh chóng được đưa vào ứng dụng trong phạm vi lớn.

 tăng hiệu suất nhiệt điện nhờ công nghệ nano

 Tăng hiệu suất nhiệt điện nhờ công nghệ nano. Ảnh minh họa

 

Ứng dụng công nghệ nano, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm BC và MIT đã thu được thành quả lớn trong khả năng tăng hiệu suất nhiệt điện của hợp chất bán dẫn với thành phần cơ bản là nguyên tố Tellurium (Te) và hai phi kim khác là Bismuth (Bi) và antimony (Sb)[i] - ở dạng khối lớn – một hỗn hợp hợp kim bán dẫn được dùng trong thương mại rất phổ biến từ những năm 1950.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã làm tăng thêm hệ số công ích (figure of merit: còn được gọi là hệ số chất lượng, chỉ số phẩm chất) được 40% trong dạng hợp kim này, đây là một giới hạn hiệu suất của vật liệu mà các nhà khoa học có thể đo lường được.

Mặt cắt ngang của kết tinh dạng xiên của các hạt Bi – Sb - Te với kích thước nano trong hỗn hợp hợp kim, được nhìn dưới kính hiển vi điện tử. Các mảng màu sáng đặc trưng cho mỗi loại hạt trong hỗn hợp chất bán dẫn. Nhóm các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Boston và MIT bằng việc sử dụng công nghệ nano để tạo ra những cấu trúc vật liệu mới đã đem đến bước cải thiện lớn về khả năng tăng hiệu suất nhiệt điện. Hình ảnh: Boston College, MIT, và GMZ Inc.

Thành tựu này đánh dấu bước tăng tốc quan trọng trong nửa thế kỷ ứng dụng những lợi ích của chất bán dẫn, đó là khả năng hoạt động trong phạm vi nhiệt độ lên tới 250 độ C. Đây là bước tiến thành công khi sử dụng hợp kim tương đối rẻ và thân thiện với môi trường, dưới dạng các khối lớn, hàm nghĩa khám phá này có thể nhanh chóng được đưa vào ứng dụng trong phạm vi lớn, ảnh hưởng mạnh mẽ lên các thiết bị làm mát và tiêu thụ điện nói chung.

"Sử dụng công nghệ nano, chúng tôi đã tìm ra cách để cải tạo vật liệu cũ bằng cách làm tan rã chúng và xây dựng lại chúng trong một hỗn hợp các cấu trúc nano ở dạng khối lớn", Zhifeubf Ren – nhà khoa học vật lý tại Đại học Boston và là một trong những người dẫn dắt dự án cho biết. "Phương pháp này chi phí thấp và có thể ứng dụng phổ biến trong các sản phẩm sản xuất hàng loạt. Đây là một cơ hội đầy kích thích để tận dụng hiệu suất của các nguyên liệu nhiệt điện để mang lại lợi nhuận tối đa".

Thái Hà (T/h)


 


Thích và chia sẻ bài viết:

tin liên quan

video hot

Về đầu trang