مهندسان مرکز پلی تکنیک «رنسلر» روش جدیدی برای تولید نانومواد پیشرفته ارائه کردند که می‌تواند برای ساخت یخچال‌های با کارایی بالا مناسب باشد.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، با این نانومواد دیگر به سیستم خنک کننده و قطعات متحرک جهت ساخت یخچال نیازی نیست. اجزای اصلی این سیستم، مقداری سولفور نانومقیاس و یک آون ماکروویو معمولی است.
در قلب سیستم‌های خنک کننده حالت جامد، مواد ترموالکتریک وجود دارند که قادرند الکتریسیته را به دماهای مختلف تبدیل کنند. یخچال‌های ترموالکتریک بیش از 20 سال است که در بازار یافت می‌شوند، اما هنوز کوچک بوده و از کارایی لازم برخوردار نیستند. یکی از مشکلات این یخچال‌ها این است که مواد مورد استفاده در آنها بسیار گرانقیمت بوده و تولید انبوه آنها دشوار است.
در مقاله‌ای که اخیرا در نشریه «Nature Materials» به چاپ رسیده است، برای این مشکلات راه حل‌هایی ارائه شده و مسیر تازه‌ای برای تولید یخچال‌های حالت جامد کارا و ارزان قیمت که کارایی بالایی دارند، باز شده است.
در این پروژه، به طور عمدی مواد نانوساختار ترموالکتریک با مقادیری سولفور ترکیب شده است. مواد تقویت شده برای چند دقیقه درون یک آون معمولی قرار داده می‌شود. با اعمال فشار و دما، ابعاد محصول به دست آمده به اندازه دانه نخود درآمده که دارای خواص بسیار بهتری نسبت به مواد ترموالکتریک موجود در بازار خواهند بود. از مزیت دیگر این روش، آن است که نسبت به روش‌های موجود، ساده‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر است.
«رامانات» از محققان این پروژه، می‌گوید: ما نه تنها یک روش جدید ارائه کرده‌ایم، بلکه دسته جدیدی از مواد ترموالکتریک را تولید کرده‌ایم که دارای خواص فوق‌العاده‌ای هستند. این یافته می‌تواند به صورت فناوری در تولید یخچال‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
محققان در این پروژه موفق شدند که سه پارامتر مختلف هدایت الکتریکی، گرمایی و ضریب سیبک را به صورت جداگانه تحت کنترل درآورند. معمولا این پارامترها به یکدیگر مرتبط هستند و تغییر در یکی منجر به تغییر در دو پارامتر دیگر می‌شود، اما در این تحقیق با تقویت ماده، این وابستگی پارامترها به حداقل می‌رسد. با این کار پارامتر لیاقت (ZT) به حدکثر خود رسیده، به طوری که مقدار آن به یک تا 1.1 می‌رسد. این گروه تحقیقاتی امیدوار است که بتواند این پارامتر را باز هم افزایش دهد. از دیگر جنبه‌های مهم این پروژه آن است که می‌توان هر دو نوع نانوماده ترموالکتریک نوع N و p را با پارامتر لیاقت بالا تولید کرد.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، با این نانومواد دیگر به سیستم خنک کننده و قطعات متحرک جهت ساخت یخچال نیازی نیست. اجزای اصلی این سیستم، مقداری سولفور نانومقیاس و یک آون ماکروویو معمولی است.
در قلب سیستم‌های خنک کننده حالت جامد، مواد ترموالکتریک وجود دارند که قادرند الکتریسیته را به دماهای مختلف تبدیل کنند. یخچال‌های ترموالکتریک بیش از 20 سال است که در بازار یافت می‌شوند، اما هنوز کوچک بوده و از کارایی لازم برخوردار نیستند. یکی از مشکلات این یخچال‌ها این است که مواد مورد استفاده در آنها بسیار گرانقیمت بوده و تولید انبوه آنها دشوار است.
در مقاله‌ای که اخیرا در نشریه «Nature Materials» به چاپ رسیده است، برای این مشکلات راه حل‌هایی ارائه شده و مسیر تازه‌ای برای تولید یخچال‌های حالت جامد کارا و ارزان قیمت که کارایی بالایی دارند، باز شده است.
در این پروژه، به طور عمدی مواد نانوساختار ترموالکتریک با مقادیری سولفور ترکیب شده است. مواد تقویت شده برای چند دقیقه درون یک آون معمولی قرار داده می‌شود. با اعمال فشار و دما، ابعاد محصول به دست آمده به اندازه دانه نخود درآمده که دارای خواص بسیار بهتری نسبت به مواد ترموالکتریک موجود در بازار خواهند بود. از مزیت دیگر این روش، آن است که نسبت به روش‌های موجود، ساده‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر است.
«رامانات» از محققان این پروژه، می‌گوید: ما نه تنها یک روش جدید ارائه کرده‌ایم، بلکه دسته جدیدی از مواد ترموالکتریک را تولید کرده‌ایم که دارای خواص فوق‌العاده‌ای هستند. این یافته می‌تواند به صورت فناوری در تولید یخچال‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
محققان در این پروژه موفق شدند که سه پارامتر مختلف هدایت الکتریکی، گرمایی و ضریب سیبک را به صورت جداگانه تحت کنترل درآورند. معمولا این پارامترها به یکدیگر مرتبط هستند و تغییر در یکی منجر به تغییر در دو پارامتر دیگر می‌شود، اما در این تحقیق با تقویت ماده، این وابستگی پارامترها به حداقل می‌رسد. با این کار پارامتر لیاقت (ZT) به حدکثر خود رسیده، به طوری که مقدار آن به یک تا 1.1 می‌رسد. این گروه تحقیقاتی امیدوار است که بتواند این پارامتر را باز هم افزایش دهد. از دیگر جنبه‌های مهم این پروژه آن است که می‌توان هر دو نوع نانوماده ترموالکتریک نوع N و p را با پارامتر لیاقت بالا تولید کرد.