Si stima che fino a due terzi dell'energia consumata negli Stati Uniti ogni anno venga sprecata sotto forma di calore. Prendi ad esempio, motori di automobili, computer portatili, telefono cellulare, anche frigoriferi, che si scaldano con l'uso eccessivo.

Immagina di poter catturare il calore che generano e trasformarlo in più energia.

Il professore associato di ingegneria meccanica dell'Università dello Utah, Mathieu Francoeur, ha scoperto un modo per produrre più elettricità dal calore di quanto si pensasse possibile creando un chip di silicio, noto anche come "dispositivo, " che converte più radiazioni termiche in elettricità. Le sue scoperte sono state pubblicate sul giornale, Un dispositivo di trasferimento di calore radiativo Near-Field, nel nuovo numero di Nanotecnologia della natura .

I ricercatori hanno precedentemente determinato che esiste un "limite del corpo nero" teorico alla quantità di energia che può essere prodotta dalla radiazione termica (calore). Ma Francoeur e il suo team hanno dimostrato di poter andare ben oltre il limite del corpo nero e produrre più energia se creano un dispositivo che utilizza due superfici di silicio molto vicine tra loro. Il team ha prodotto un chip di 5 mm per 5 mm (circa le dimensioni di una testina di gomma) di due wafer di silicio con uno spazio nanoscopico tra loro di soli 100 nanometri di spessore, o un millesimo dello spessore di un capello umano. Mentre il chip era nel vuoto, hanno riscaldato una superficie e raffreddato un'altra superficie, che ha creato un flusso di calore in grado di generare elettricità. Il concetto di creare energia in questo modo non è unico, ma Francoeur e il suo team hanno scoperto un modo per adattare le due superfici di silicio uniformemente ravvicinate su scala microscopica senza toccarsi. Più sono vicini l'uno all'altro, più elettricità riescono a generare.

"Nessuno può emettere più radiazioni del limite del corpo nero, " ha detto. "Ma quando andiamo alla nanoscala, Puoi."

Nel futuro, Francoeur prevede che tale tecnologia possa essere utilizzata non solo per raffreddare dispositivi portatili come laptop e smartphone, ma anche per incanalare quel calore in una maggiore durata della batteria, forse fino al 50% in più. Un laptop con una carica di sei ore potrebbe saltare a nove ore, Per esempio.

I chip potrebbero essere utilizzati per migliorare l'efficienza dei pannelli solari aumentando la quantità di elettricità dal calore del sole o nelle automobili per prendere il calore dal motore per alimentare i sistemi elettrici. Potrebbero anche essere progettati per adattarsi a dispositivi medici impiantabili come un pacemaker che non richiederebbero batterie sostituibili.

Un altro vantaggio è che tale tecnologia può aiutare a migliorare la durata dei processori dei computer mantenendoli freschi e riducendo l'usura, e farà risparmiare più energia altrimenti utilizzata dalle ventole per raffreddare i processori. Potrebbe anche contribuire a migliorare l'ambiente, Francoeur ha sostenuto.

"Rimetti il ​​calore nel sistema sotto forma di elettricità, " ha detto. "In questo momento, lo stiamo solo scaricando nell'atmosfera. Sta riscaldando la tua stanza, Per esempio, e poi usi l'aria condizionata per rinfrescare la tua stanza, che spreca più energia."