Sebbene i seggiolini auto climatizzati non vengano in mente quando si pensa all'efficienza energetica, l'ultima tecnologia alla base di questa caratteristica automobilistica di lusso si basa su materiali termoelettrici che convertono l'elettricità direttamente in riscaldamento o raffreddamento. Al contrario, i termoelettrici possono anche incanalare il calore in eccesso da sistemi inefficienti dal punto di vista energetico, come motori di automobili o centrali elettriche, recuperando questo "calore disperso" e trasformandolo in energia elettrica. Di conseguenza, questi materiali offrono una fonte di energia potenzialmente pulita per ridurre il consumo di carburante e le emissioni di CO2.

Attualmente, questa energia termica viene convertita ad alta efficienza, materiali termoelettrici costosi. Nei sistemi di scarico per autoveicoli, Per esempio, i termoelettrici a stato solido recuperano il calore di scarto che può comportare un risparmio di carburante fino al cinque percento, ma il loro costo elevato impedisce loro di essere utilizzati in ambienti su scala ridotta. Aumentare questi risparmi attraverso materiali a basso costo potrebbe avere un impatto significativo sulla generazione di energia per batterie o componenti elettronici nei computer.

Ora, Gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) stanno affrontando questa sfida "cambiando il budget per la gestione dell'energia termica, "ha detto Jeff Urban, Vice Direttore della Struttura di Nanostrutture Inorganiche presso la Fonderia Molecolare, una struttura per gli utenti di nanoscienze.

“Storicamente, termoelettrici ad alta efficienza hanno richiesto costi elevati, lavorazione ad alta intensità di materiali, ” ha detto Urbano. “Progettando un ibrido di materiali morbidi e duri utilizzando la chimica del pallone in acqua, abbiamo sviluppato un percorso che fornisce un'efficienza rispettabile con un basso costo di produzione”.

Nel loro approccio, Urban e colleghi hanno costruito un materiale composito su scala nanometrica avvolgendo un polimero che conduce elettricità attorno a un nanobarra di tellurio, un metallo accoppiato con cadmio nelle celle solari più convenienti di oggi. Questo materiale composito può essere facilmente centrifugato o stampato in un film da una soluzione a base d'acqua. Insieme alla sua facilità di fabbricazione, questo materiale ibrido ha anche una figura termoelettrica di merito migliaia di volte maggiore del polimero o del solo nanorod, un fattore cruciale per aumentare le prestazioni del dispositivo.

“Negli ultimi anni, abbiamo visto enormi miglioramenti nell'efficienza termoelettrica, ma c'è bisogno di low cost, materiali a efficienza moderata che sono facili da lavorare e modellare su grandi aree, "ha detto Rachel Segalman, uno scienziato della facoltà al Berkeley Lab e professore di ingegneria chimica e biomolecolare all'Università della California, Berkeley. “Abbiamo avuto molte intuizioni su cosa avrebbe funzionato usando polimeri e nanocristalli, e ora esplorerà lo spazio dei materiali per ottimizzare questi sistemi e passare a materiali più abbondanti in terra”.