Хорошие термоэлектрики оказались почти жидкими

Физики из Шанхайского Института Керамики и Калифорнийского Технологического Института установили, что хорошая эффективность селено-медных термоэлектрических генераторов объясняется характерным для жидкости поведением атомов меди в кристаллической решетке селена. Работа опубликована в журнале Nature Materials, краткий пересказ приводит сайт PhysOrg.com.

Сплавляя в тигле медь и селен, а затем медленно остужая полученный расплав, физики давали селену образовать кристаллическую решетку. Полученное вещество оказалось термоэлектриком, то есть преобразовывало тепловую энергию в электрическую. Если пластину такого вещества поместить на границу между горячим и холодным телом, электроны потекут сквозь пластину, генерируя электрический ток.

Эффективность термоэлектриков зависит от их теплопроводности. При высокой теплопроводности градиент температуры в веществе быстро исчезнет, а вместе с ним прекратится и электрический ток. Чем хуже проводит тепло термоэлектрик, тем эффективнее он генерирует электричество.

Хороший генератор должен обладать, казалось бы, противоположными свойствами. С одной стороны, он должен хорошо проводить генерируемое электричество, и, следовательно, обладать кристаллической решеткой, обеспечивающей транспорт электронов. С другой стороны, кристаллические вещества, в отличие от жидких(аморфных), хорошо проводят тепло, что снижает эффективность термоэлектрика.

Физики установили, что в селено-медном сплаве сочетаются два состояния вещества - жидкое и твердое. Селен образует кристаллическую решетку, обеспечивая проведение генерируемого тока, а медь заполняет в ней полости, при этом совершенно хаотично. Атомы меди могут двигаться внутри кристаллической решетки селена словно в жидкости. Жидкое состояние меди в сплаве не дает распространяться поперечным тепловым колебаниям, что сильно снижает теплопроводность. Поэтому сплав обладает столь необычной эффективностью.

Термоэлектрики уже применяются в космических технологиях для генерации электричества. Потенциальная сфера их применения очень широка. Впервые сплав меди и селена использовало NASA около 40 лет назад, но тогда никто не мог объяснить его высокой эффективности. Знание принципов, лежащих в основе работы должно помочь ученым получить гораздо более эффективные их разновидности.

Наука и техника00:0116 февраля
Луис Глазман «Битва при Ситке»

Обойдемся

Эти индейцы воевали с русскими до 2004 года. Они вынудили Россию продать Аляску
Звери с Чумного озера
Щелковская ОПГ не знала пощады и отправляла жертв на корм рыбам
Земля и доля
Подмосковные крестьяне бьются с Грудининым за свои гектары
Огонь, вода и бандитские трупы
На работе он стреляет в боевиков, а по выходным людей спасает
Темные времена
Лихие 90-е: спецпроект «Ленты.ру»
Восстание зануд
Первый тест самой странной Audi нашего времени – лифтбека A7 нового поколения
Тест: Made in USSR? Точно?
Угадай машину, придуманную в СССР
Самая лучшая Audi наших дней. Или нет?
Видео: первый тест Audi A7
Сегодня ничего не произошло
Длительный тест Hyundai Sonata: итоги, конкуренты, стоимость владения
Abandoned Howey MansionИ тишина
Прекрасные заброшенные уголки мира
В комнате пыток
Сколько стоит самое дешевое и страшное жилье в Москве
Он же памятник
Угадай полководца: хитрый военный тест «Ленты.ру»
Соседи из ада
Интеллигентные жильцы превратили жизнь москвички в кошмар