Un team di ricercatori affiliato a più istituzioni in India e una in Cina ha trovato un modo per migliorare le prestazioni di un certo materiale termoelettrico sostituendo parzialmente gli atomi selettivi con determinati cationi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive il loro processo e quanto bene ha funzionato il loro materiale quando è stato testato. Yu Liu e Maria Ibáñez con l'Institute of Science and Technology Austria hanno pubblicato un pezzo di Perspectives nello stesso numero della rivista che delinea il lavoro precedente coinvolto nel tentativo di migliorare le prestazioni dei materiali termoelettrici e descrive il lavoro svolto dal team in questo nuovo sforzo.

I materiali termoelettrici sono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni, riguardano principalmente il raffreddamento e il riscaldamento nei sistemi di refrigerazione e generazione di energia:la maggior parte del lavoro attuale consiste nella ricerca di materiali che possono essere utilizzati per creare elettricità dal calore di scarto durante i processi di produzione. Loro sono, come suggerisce il nome, materiali che hanno proprietà che consentono di produrre elettricità sotto l'influenza del calore. I ricercatori hanno identificato tre caratteristiche principali quando si cerca un buon materiale candidato:buona conduttività elettrica, bassa conducibilità termica e un alto coefficiente di Seebeck.

La sfida per i chimici che cercano di trovare, creare o modificare un altro materiale per migliorarne le prestazioni termoelettriche è che queste tre caratteristiche principali possono entrare in conflitto tra loro:il miglioramento di uno può avere un impatto negativo sull'altro. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno trovato un modo per eludere tali preoccupazioni per un materiale specifico:tellururo di argento antimonio (AgSbTe ₂ ). Il loro approccio prevedeva la sostituzione parziale degli atomi di antimonio con il catione cadmio. Ciò ha portato alla formazione di una coppia di diverse fasi ordinate nei domini su scala nanometrica, che ha portato a miglioramenti delle proprietà elettriche e diminuzioni della conduttività termica. Il risultato netto è stato un miglioramento delle prestazioni senza creare altri problemi che potrebbero impedire l'utilizzo del materiale in un'applicazione commerciale.

I test sul materiale drogato hanno dimostrato che è in grado di fornire un'efficienza del dispositivo di 1,5 a temperatura ambiente, 2.6 a 573K e una media complessiva di 1.8, che Liu e Ibáñez notano, sono alcuni dei più alti miglioramenti di efficienza per tali materiali fino ad oggi.

© 2021 Science X Network