Исследователи из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разрабатывает новое поколение термоэлектрических генераторов, которые в десять раз эффективнее своих аналогов на рынке. Окончательный продукт будет запущен в производство уже к концу 2021 года!
Мы изучаем различные модификации углеродных нанотрубок уже довольно давно, более 15 лет. Не только для термоэлектрических генераторов, но и, например, для эффективных электронных автоизлучателей и различных типов датчиков — светочувствительных датчиков и т.д.
Модель взаимодействия теплового потока и электронных подсистем в нашей углеродной наноструктуре является основой для создания конкретного устройства — термоэлектрического генератора», — пояснила руководитель группы развития Ольга Квашенкене, Директор НТЦ «Нейронное прогнозирование материалов и технологий для электронной промышленности» (НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии»).
Термоэлектрический генератор представляет собой малогабаритное устройство (размеры корпуса 5 мм) × (размером 2 мм), который преобразует тепловую энергию в электрическую. Устройство содержит сложную углеродную наноструктуру.
На фото ниже вы можете видеть новый термоэлектрический генератор.
При нагревании в структуре происходят квантовые электродинамические процессы, приводящие к термоэлектрической генерации. В нагретых структурах со сложной стехиометрией возбуждаются взаимодействия электронной и структурной подсистем (решетки). Это квантово-физическое взаимодействие приводит к генерации электрического тока за счет теплового эффекта.
«Термоэлектрические генераторы основаны на углеродных нанотрубках, которые могут быть модифицированы различными способами, — Ольга Квашенкина объясняет. — Хорошо известно, что углерод может быть в форме алмазов и является почти идеальным диэлектриком — Материал, не проводящий электричество и имеющий форму графита — очень хороший проводник электрического тока.
Именно на основе этих двух анизотропных углеродных композитов основаны наши генераторы. Мы получаем этот композит по совершенно уникальной технологии, позволяющей воспроизвести свойства термоэлектрического генератора, что очень хорошо для промышленных проектов"».
Принцип работы связан со структурой нанокомпозитного углеродного волокна, используемого в генераторе, в его различных состояниях.
Чередование проводящего и непроводящего состояний одного и того же материала позволяет использовать свойства взаимодействия между теплом и потоком электронов. Расчет этого взаимодействия и его физической природы, наблюдаемой в термоэлектрических генераторах, применим к единичным квантам теплового излучения и единичным электронам, что позволяет утверждать, что квантовые электродинамические процессы.
Стремление занять свою нишу
«Это можно сказать без всяких сомнений, что ни в России, ни за рубежом нет аналогичных устройств, работающих на той же конструктивной основе, что и наши термоэлектрические генераторы - говорит Ольга Квашенкина.
Перед началом любого проекта исследователи проводят технологические прогнозы и пытаются оценить свой уровень экспертизы в интересующей области по сравнению с зарубежными странами. Кроме того, исследователи анализируют ассортимент продуктов, представленных на мировом рынке.
Ну что ж, будем следить за развитием такого рода технологий и главное, какую практическую пользу смогут принести такого рода генераторы.
Ну а если вам понравился материал, то я буду рад вашей оценке, а также не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!