طور علماء NUST "MISiS" مع زملاء من جامعة لوليلو التكنولوجية (السويد) وجامعة يينا التي سميت باسم فريدريش شيلر (ألمانيا) أول مادة حرارية في العالم باستخدام أنابيب متناهية الصغر مرتبة.
بسبب طبيعتها البوليمرية ، فهي مرنة ، وإضافة أنابيب الأنابيب النانوية عدة مرات تزيد من التوصيل الكهربائي. في المستقبل ، يمكن استخدام هذه المواد لشحن الأجهزة المحمولة دون مصدر طاقة إضافي: أحد هذه الأسوار أو العلبة يسمح بشحن ساعة أو هاتف مباشرة من حرارة جسم الإنسان. تم نشر مقالة حول التطوير في مجلة
Advanced Functional Materials .
المواد الحرارية - مركبات كيميائية أو سبائك معدنية قادرة على تحويل الحرارة إلى كهرباء بسبب الاختلاف في درجة الحرارة عند نقاط توصيل الموصلات باللوحة. اكتشف هذا التأثير في عام 1821 من قبل الفيزيائي الألماني توماس سيبيك. لفترة طويلة ، تم استخدام سبائك مختلفة كمواد للمولدات الحرارية. ومع ذلك ، فإنها لا تعطي كفاءة عالية جدا - حوالي 10 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة ، يجب أن يكون تسخين الألواح في حدود عدة مئات من الدرجات.
في السنوات الأخيرة ، بدأ العلماء في البحث عن بديل للكهرباء الحرارية القائمة على السبائك - ووجدوها في مواد البوليمر. مثل هذه المواد تعمل حتى في درجة حرارة الغرفة ، وهي غير سامة ، ولها الموصلية الحرارية المنخفضة (أنها تقلل من تبديد الحرارة في الخارج). بالإضافة إلى ذلك ، فإن البوليمرات ، على عكس السبائك المعدنية ، مرنة جدًا - يمكن إعطاء أي شكل مرغوب فيه تقريبًا لمثل هذه المولدات الحرارية.
قام فريق من العلماء من قسم النظم النانوية الوظيفية والمواد ذات درجة الحرارة العالية في NIS "MISiS" مع زملائه من جامعة لوليلو التكنولوجية (السويد) وجامعة يينا التي سميت باسم فريدريش شيلر (ألمانيا) بإنشاء أول نسخة معدلة من البوليمر مع الأنابيب النانوية الطويلة والمطوبة. استخدم العلماء أحد أكثر البوليمرات الواعدة - بولي إيثيلين ديوكسي ثيوفين (PEDOT). لديها الموصلية الكهربائية العالية ، والتي يمكن تعزيزها أكثر من خلال الادراج الكيميائي في مصفوفة البوليمر.
(أعلاه) رسم تخطيطي لإعداد مركب TE باستخدام طبقة PVB لنقلها على ركائز منحنية أو مرنة. (أسفل) مركب VA-CNTF المركب بعد القيام بنجاح على ثلاثة ركائز مختلفة ، بما في ذلك الأسطح المنحنية للغاية والدعم المرن. توضح هذه الصور إمكانات المواد الجديدة كقوالب بناء لتطبيقات TE المختلفة ، بما في ذلك الطلاء المطابق غير المنتظم ، والطلاء الدقيق على ركائز مرنة ، وإنشاء أفلام قابلة للانحناء.أولاً ، نمت "غابة" ذات اتجاه رأسي من أنابيب الكربون النانوية على ركيزة أشباه الموصلات ، ثم تم تمديدها أفقياً. تم غمر الأنابيب النانوية بالبوليمر في الأعلى. نظرًا لأن الأنابيب النانوية غالبًا ما تشكل مجموعات عند نقطة واحدة (التكتل) أثناء عملية النمو ، لتحييد هذه المجموعات ، تم معالجة المادة بعد ذلك باستخدام ثنائي ميثيل سلفوكسيد وإيثيلين جليكول.
بعد دورة المعالجة الكاملة ، زاد عامل القدرة المادية بأكثر من 4 مرات ، إلى ~ 92 µW · mK-2.
وفقًا للمشارك في المجموعة العلمية من جانب NIS "MISiS" ،
دكتوراه N. ، Khabib Yusupov ، مع هذه الخصائص للمادة ، ستكون المنتجات منه قادرة على تحويل حتى حرارة جسم الإنسان (على عكس درجة حرارة الغرفة) إلى كهرباء مفيدة. على سبيل المثال ، بعد صنع سوار للساعات أو علبة للهاتف المحمول من مثل هذا البوليمر ، سيكون من الممكن تشغيل الأجهزة بشكل مستمر ، دون مصدر إضافي للكهرباء.