Разработан рекордно быстрый способ получения термоэлектрического материала
Термоэлектрические материалы, или просто термоэлектрики, славятся тем, что могут преобразовать тепло в электричество прямым образом. Этот класс материалов исключает этап, на котором происходит превращение тепловой энергии в механическую. Таким образом, термоэлектрики представляют собой материалы нового поколения энергетики. Учёные говорят о создании различного оборудования на их основе, позволяющего, например, оптимизировать расход топлива автомобилей (если преобразовывать бросовое тепло выхлопной системы). Однако проблема состоит не в том, чтобы сконструировать подобные устройства, а в том, что для создания самих термоэлектриков требуется найти определенный состав веществ, показывающий высокую эффективность и устойчивость к высоким температурам. Важно, чтобы при высоких температурах до 900 градусов Цельсия не происходила деградация и окисление материала. Таким образом, всё внимание было направлено на поиск оптимального состава.
Первыми, на что обратили свое внимание ученые, были сложные оксиды металлов. Были рассмотрены соединения меди, висмута и селена, поскольку именно они обладают прекрасными характеристиками и высокой эффективностью при применении их в качестве прямого преобразователя энергии. Эти соединения также остаются стабильными при воздействии на них высоких температур, и способны работать долго без риска окисления. Однако столько идеальный материал имеет существенный минус — его можно получить лишь с помощью твердофазного синтеза, который считается нерентабельным в промышленности: приходится тратить на изготовление несколько дней, «маринуя» оксиды в печи при температуре до 700 градусов Цельсия. Только после этого термоэлектрический материал готов к использованию.
Ученые были заняты поиском альтернативного метода создания термоэлектриков и в результате представили его: метод состоит в использовании планетарной мельницы с высоким запасом энергии, в которую помещаются сложные оксиды упомянутых выше веществ. В ней происходит их механическое сплавление без высоких температур. Таким образом, получается полностью синтезированный материал в самые кратчайшие сроки, который выглядит как однородный порошок BiCuSeO. Всего один час (при оптимальном сочетании времени плавления и режимов скорости) — и термоэлектрик, применяемый в промышленных целях, готов.
Надо отметить, что до этого момента самым быстрым методом считался предыдущий синтез термоэлектриков, некогда заимевший мировой рекорд: он занимал всего 7-13 часов. Но ученыеы смогли перешагнуть этот рекорд и представить миру действительно высокоскоростной метод получения термоэлектриков при всей своей простоте. Теперь планируется использовать данную технологию не только на производстве, но и для обеспечения населения и организаций различным техническим и лабораторным оборудованием, например компактными печами, применяемыми в местах с трудным доступом к электричеству.
