Нанопленки на основе силицида марганца, разработанные физиками ННГУ, преобразуют тепло в электричество. В отличие от полупроводниковых аналогов, генераторы способны работать в условиях космоса.
Термоэлектрические преобразователи широко используются для получения электричества из тепловой энергии нагретых частей машин. Особая кристаллическая структура соединения марганца и кремния делает их одними из самых перспективных материалов для генерации электроэнергии.
Толщина нанопленок, полученных физиками Университета Лобачевского, не превышает 100 нанометров, а вес — миллионных долей грамма. По словам ученых, такие пленки могут быть встроены в обшивку космических кораблей, снижая вес и энергозатраты работающего в космосе оборудования.
Также тонкопленочные преобразователи могут использоваться и в быту: для зарядки гаджетов от тепла тела или в термоэлектрической одежде с функцией кондиционирования.
«Пленка со сложной кристаллической структурой образуется при соединении марганца и кремния в вакууме. Импульсно-лазерным осаждением сначала распыляется кремниевая, а затем марганцевая мишень. Проблему нестабильности термоэлектрических свойств материала мы решили с помощью электроимпульсного плазменного спекания порошковой смеси двух металлов.
Это увеличило однородность структур и мишени, и пленки, которая получается при ее распылении, мы получили более стабильные образцы термоэлементов разной толщины», — рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории спиновой и оптической электроники НИФТИ ННГУ Михаил Дорохин.
Добавим, что разработка нижегородских ученых может работать в расширенном температурном интервале (30-800 градусов Цельсия) при сильном радиационном фоне и с меньшими энергопотерями, чем полупроводниковые аналоги.
Разработка запатентована в мае 2022 года. Ученые НИФТИ ННГУ планируют дальнейшее повышение эффективности генерации электричества, комбинируя пленки со слоями других термоэлектрических наноматериалов.