Parte della grande quantità di energia sprecata che macchine e dispositivi emettono sotto forma di calore potrebbe essere recuperata utilizzando un nanomateriale poco costoso sviluppato presso KAUST. Questo nanomateriale termoelettrico potrebbe catturare il calore perso dai dispositivi, che vanno dai telefoni cellulari ai motori dei veicoli, e trasformarlo direttamente in elettricità utile.

Il nanomateriale è realizzato utilizzando un processo di produzione basato su soluzioni a bassa temperatura, rendendolo adatto per il rivestimento su plastica flessibile per l'uso quasi ovunque.

"Tra le tante fonti energetiche rinnovabili, il calore di scarto non è stato ampiamente considerato, "dice Mohamad Nugraha, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Derya Baran. Il calore di scarto emesso da macchine e dispositivi potrebbe essere recuperato da materiali termoelettrici. Queste sostanze hanno una proprietà che significa che quando un lato del materiale è caldo e l'altro è freddo, una carica elettrica si accumula lungo il gradiente di temperatura.

Fino ad ora, i materiali termoelettrici sono stati realizzati utilizzando processi costosi e ad alta intensità energetica. Baran, Nugraha e i loro colleghi hanno sviluppato un nuovo materiale termoelettrico ottenuto rivestendo a rotazione una soluzione liquida di nanomateriali chiamati punti quantici.

Il team di spin ha rivestito un sottile strato di punti quantici di solfuro di piombo su una superficie e poi ha aggiunto una soluzione di ligandi linker corti che reticolano insieme i punti quantici per migliorare le proprietà elettroniche del materiale.

Dopo aver ripetuto il processo di spin-coating strato per strato per formare un film di 200 nanometri di spessore, una delicata ricottura termica ha asciugato il film e ha completato la fabbricazione. "La ricerca termoelettrica si è concentrata su materiali lavorati a temperature molto elevate, sopra i 400 gradi Celsius, " dice Nugraha. Il materiale termoelettrico a base di punti quantici viene riscaldato solo fino a 175 gradi Celsius. Questa temperatura di lavorazione inferiore potrebbe ridurre i costi di produzione e significa che i dispositivi termoelettrici potrebbero essere formati su un'ampia gamma di superfici, compresa la plastica flessibile economica.

Il materiale del team ha mostrato proprietà termoelettriche promettenti. Un parametro importante di un buon termoelettrico è il coefficiente di Seebeck, che corrisponde alla tensione generata quando viene applicato un gradiente di temperatura. "Abbiamo trovato alcuni fattori chiave che portano al coefficiente Seebeck migliorato nei nostri materiali, " dice Nugraha.

Il team è stato anche in grado di dimostrare che un effetto chiamato confinamento quantistico, che altera le proprietà elettroniche di un materiale quando viene ridotto alla nanoscala, era importante per aumentare il coefficiente di Seebeck. La scoperta è un passo verso la pratica ad alte prestazioni, bassa temperatura, generatori termoelettrici in soluzione, dice Nugraha.