Un'università della California, L'ingegnere di Irvine ha inventato un metodo per analizzare i nanofili a temperature che si avvicinano a 800 gradi Fahrenheit nei primi esperimenti in assoluto, mostrando il ruolo prezioso che i materiali potrebbero svolgere nella conversione del calore in eccesso dalle macchine e dall'elettronica in elettricità utilizzabile.

"I produttori di automobili e le startup tecnologiche stanno cercando di utilizzare e commercializzare applicazioni dal calore all'elettricità, ma prima hanno bisogno di elementi costitutivi altamente efficienti per farlo accadere, " ha detto Jaeho Lee, Assistente professore UCI di ingegneria meccanica e aerospaziale e autore principale di uno studio nell'attuale numero di Nano lettere . "Il nostro lavoro verifica ciò che gli ingegneri si aspettavano da tempo:che alcuni materiali avrebbero buone proprietà termoelettriche su scala nanometrica anche a temperature elevate".

Lui ei suoi colleghi sono stati in grado di ottenere questo risultato attraverso la personalizzazione intelligente di una camera a vuoto disponibile in commercio e delle relative apparecchiature. Appena fuori dallo scaffale e strozzato fino a un calore intenso per altri esperimenti, l'apparato fonderebbe i rivestimenti dei fili e distruggerebbe gli adesivi utilizzati per fondere i chip di nanofili ai loro supporti.

Il team ha alleviato questi problemi impiegando cavi e viti resistenti al calore invece delle colle per tenere i pezzi in posizione. Hanno anche creato un'esclusiva piattaforma di montaggio dei campioni che riduce al minimo la perdita di calore e consente ai ricercatori di controllare la temperatura dei nanofili con elevata precisione.

Uno degli obiettivi fondamentali dell'area di ricerca di Lee è il disaccoppiamento della conduttività elettrica e della temperatura per produrre energia dal calore di scarto, e il suo lavoro all'UCI sta dimostrando che i nanofili di silicio possono essere i materiali giusti per il lavoro.

I risultati dello studio, condotto quando Lee era uno studioso post-dottorato al Lawrence Berkeley National Laboratory, anche aprire la strada ad altri esperimenti con temperature estreme, secondo lo scienziato dei materiali UCI Allon Hochbaum, che non è stato coinvolto nella ricerca.

"Il nuovo lavoro di Jaeho sviluppa la capacità di misurare la conduttività termica dei materiali su scala nanometrica a temperature più elevate di quanto fosse possibile in precedenza, " ha detto. "Ciò consente la caratterizzazione di promettenti sostanze termoelettriche ad alta temperatura, come i nanofili di silicio, in condizioni simili alla loro temperatura di esercizio ottimale."

Nella loro ricerca per riciclare il calore di scarto, gli ingegneri sono alla ricerca di elementi che permettano il flusso regolare dell'elettricità resistendo al calore. All'ingrosso, il silicio è un buon trasmettitore sia di elettricità che di calore. Ma gli scienziati hanno a lungo assistito a una forte diminuzione della conduttività termica quando si tratta di silicio su scala micro e nanometrica.

"Il calore si disperde con i confini della superficie, quindi quando fai un nanofilo, la conduttività termica potrebbe essere di appena due ordini di grandezza inferiore alla conduttività termica del materiale sfuso, " ha detto Lee.