(PhysOrg.com) -- Ricercatori del Boston College, MIT, Clemson e Virginia hanno utilizzato la nanotecnologia per ottenere un aumento del 60-90 percento della cifra di merito termoelettrica del semi-Heusler di tipo p, un comune composto semiconduttore sfuso, il team ha riportato sulla rivista American Chemical Society Nano lettere .
Il drammatico aumento della cifra di merito, utilizzato per misurare le prestazioni termoelettriche relative di un materiale, potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di prodotti - dai sistemi di scarico delle auto e le centrali elettriche alla tecnologia dell'energia solare - che funziona in modo più pulito, secondo il coautore Yan Xiao, ricercatore presso il Dipartimento di Fisica del Boston College.
La squadra ha registrato un miglioramento in mezzo a Heusler, che è stato studiato per la sua stabilità termica, robustezza meccanica, atossicità e basso costo. Però, l'applicazione di half-Heusler è stata limitata a causa delle sue scarse prestazioni termoelettriche:in precedenza registrava un picco di merito di circa 0,5 a 700 gradi Celsius per i lingotti sfusi.
Xiao, lavorando con il professore di fisica della BC Zhifeng Ren e il professore di ingegneria energetica Soderberg del MIT Gang Chen, ha affermato che il team ha prodotto un aumento della cifra del valore di merito del mezzo-Heusler di tipo p a 0,8 a 700 gradi Celsius. Inoltre, i metodi di preparazione del materiale dei gruppi hanno dimostrato di risparmiare tempo e denaro rispetto ai metodi convenzionali.
"Questo metodo è a basso costo e può essere scalato per la produzione di massa, " Ren ha detto. "Questo rappresenta un'entusiasmante opportunità per migliorare le prestazioni dei materiali termoelettrici in modo conveniente".
I ricercatori hanno ottenuto i loro risultati formando prima lingotti legati utilizzando la tecnica di fusione ad arco e quindi creando polveri su scala nanometrica mediante macinazione a palle dei lingotti e infine ottenendo una massa densa mediante pressatura a caldo. Misure di proprietà di trasporto insieme a studi di microstruttura sui campioni nanostrutturati, rispetto a quello dei lingotti sfusi, hanno mostrato che le prestazioni termoelettriche migliorano in gran parte a causa della bassa conduttività termica prodotta da una maggiore diffusione dei fononi ai bordi dei grani e dai difetti nel materiale. È stato anche scoperto che il materiale ha un alto coefficiente di Seebeck, una misura di potenza termoelettrica.
I ricercatori dei laboratori BC e MIT stanno ancora cercando di prevenire la crescita del grano durante la stampa, che spiega l'ancora grande conduttività termica di half-Heusler.
"Ci si può aspettare una conduttività termica ancora più bassa e prestazioni termoelettriche migliorate quando le dimensioni medie dei grani sono inferiori a 100 nm, " disse Ren, a cui si è unito nel team i colleghi ricercatori del Boston College Giri Joshi, Weishu Liu, Yucheng Lan e Hui Wang, Sangyeop Lee del MIT, Il professore di fisica alla Rogers della Virginia Joe Poons e J.W. Simonson e Clemson Professore di Fisica Terry M. Tritt.
