{"id":13679,"date":"2011-01-29T16:49:52","date_gmt":"2011-01-29T13:49:52","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=13679"},"modified":"2011-01-30T20:33:41","modified_gmt":"2011-01-30T17:33:41","slug":"nanoosakesed-suurendavad-termoelektrilist-efektiivsust","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=13679","title":{"rendered":"Nanoosakesed suurendavad termoelektrilist efektiivsust"},"content":{"rendered":"

Ameerika \u00dchendriikide teadlased valmistasid uue k\u00f5rgtemperatuuri materjali, mis on teiste termoelektrikutega v\u00f5rreldes soojuse energiaks muutmisel ligi 60% efektiivsem. Uus nanokomposiitmaterjal on stabiilne temperatuuridel kuni 700\u00a0\u00b0C, t\u00e4nu millele saaks seda kasutada autode k\u00fctuseefektiivsuse t\u00f5stmiseks, kasutades \u00e4ra s\u00f5iduki heitgaaside soojusenergiat.<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a>

Pool-Heuslerite abil saaks kasulikult \u00e4ra kasutada autode v\u00e4ljalasketorude lisaenergiat. Pilt:Steevven1\/Wikipedia<\/p><\/div>\n

Materjalidena, mis muudavad soojuse otse energiaks, k\u00f5lavad termoelektrikud globaalse energiatarbimise v\u00e4hendamisel v\u00e4gagi kasulikuna. Lisaks autodes kasutamisele saaks nende abil energiaks muuta ka tuumajaamades tekkiva j\u00e4\u00e4ksoojuse. Teiste rakenduste seas on ka n\u00e4iteks p\u00e4ikesepaneelide efektiivsuse t\u00f5stmine ning arvutikiipide ja muude elektrooniliste seadmete jahutamine, kirjutab physicsworld.com<\/a>.<\/p>\n

Et neist oleks aga ka praktilist kasu, peavad termoelektrilised materjalid olema head elektrijuhid kuid halvad soojusjuhid. Neil peab olema ka suur termov\u00f5imsus \u00a0– pinge ja materjali kui terviku temperatuurierinevuse suhe. Need kolm n\u00f5udmist v\u00e4ljenduvad termoelektrilises v\u00e4\u00e4rtuses ZT. Iga praktiline materjal peab lisaks olema v\u00f5imeline t\u00f6\u00f6tama sobival temperatuuril, mis autode v\u00e4ljalasketorude puhul v\u00f5ib olla kuni mitusada kraadi.<\/p>\n

\u00dchtedeks paljulubavateks termoelektriliste materjalide grupiks on ,,pool-Heuslerid<\/a>,” mis on mitmete metalliliste elementide robustsed sulamid. Nende puuduseks on aga v\u00f5rdlemisi suured soojusjuhtivused. \u00dcheks viisiks nende soojusjuhtivust v\u00e4hendada on suruda kokku sellest materjalist valmistatud pulber, saades nii paljudest v\u00e4ikestest terakestest koosnev nanokomposiidi. Et soojusel on raske l\u00e4bida terakestevahelist ruumi, v\u00e4hendab see terve nanokomposiidi soojusjuhtivust.<\/p>\n

Xiao Yang <\/strong>ning kolleegid Bostoni Kolled\u017eist, MIT-st, Virginia \u00dclikoolist<\/strong> ning Clemsoni \u00dclikoolist<\/strong> kasutasid just seda tehnikat, et valmistada erakordselt peen pulber,mis on seni parima ZT n\u00e4itajaga pool-Heusler. T\u00f6\u00f6r\u00fchm v\u00f5ttis esmalt pool-Heusleri Zr0.5<\/sub>Hf0.5<\/sub>CoSb0.8<\/sub>Sn0.2 <\/sub>valatud kangi, mis seej\u00e4rel 5 ja 10 nanomeetristega osakestega pulbri valmistamiseks purustati. Seej\u00e4rel pressiti pulber kuumuse ja suure r\u00f5hu all millimeetri skaalas pulkadeks ja ketasteks. Seda tehti v\u00e4ga hoolikalt, et viia l\u00f5pptootes nanoosakeste kokkukleepumisel tekkivate suuremate terakeste arv miinimumi.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Pool-Heusleri nanokomposiidi terakestest tehtud mikrofoto. Pilt: Xiao Yan<\/p><\/div>\n

Saadud tahkiste keskmine terakese suurus oli 100-200 nanomeetrit. Kuigi see oli suurem kui esialgsel pulbril, oli see sarnastest materjalidest varem valmistatud pulbrite terakestest 10 korda v\u00e4iksem. M\u00f5\u00f5tes nanokomposiidi termov\u00f5imsust ja ka elektri- ning soojusjuhtivust, leiti, et selle ZT oli 700\u00a0\u00b0C juures 0,8, mis on ligi 60% k\u00f5rgem kui senivalmistatud parimatel pool-Heusler termoelektrikutel.<\/p>\n

K\u00f5rge ZT saamise \u00fcheks p\u00f5hjuseks oli fakt, et komposiidi soojusjuhtivus oli ligi 30% v\u00e4iksem kui selle valmistamiseks vaja l\u00e4inud valatud kangil. Lisaks suurendas ZT v\u00e4\u00e4rtust nanokomposiidi soojusv\u00f5imsuse v\u00e4ike suurenemine. M\u00f5lemad need efektid kompenseerisid v\u00e4ikese languse materjali elektrijuhtivuses, mis oleks muidu ZT v\u00e4\u00e4rtust v\u00e4hendanud.<\/p>\n

Yani s\u00f5nul suurendasid termov\u00f5imsust ilmselt terade piiridel valikuliselt hajunud madalaenergialised laengukandjad, suurendades materjalis nii enamuslaengukandjate energiat.<\/p>\n

Kuigi teiste termoelektriliste materjalide ZT v\u00e4\u00e4rtused on suuremad kui 1, t\u00f6\u00f6tavad need enamasti pool-Heusleritest madalamatel temperatuuridel. Yani s\u00f5nul on uue materjali teisteks eelisteks suurep\u00e4rane soojusstabiilsus ning suur mehaaniline tugevus, samuti pole see m\u00fcrgine ning on odav. Autojuhtidele on see hea uudis. ,,V\u00f5ttes ZT v\u00e4\u00e4rtuseks 0,8, saaks k\u00fctusekulu v\u00e4hendada ligi 10% v\u00f5rra,” leidis Yan. Samuti arvas ta, et pool-Heusler termoelektrikuid saaks kasutada ka P\u00e4ikese soojusest elektri saamisel.<\/p>\n

Michigani \u00dclikooli teadlase Akram Boukai s\u00f5nul on samuti pool-Heuslerid autode v\u00e4ljalasketoru rakendusteks head kandidaadid. ,,Pool-Heusler materjalidel on energia saamisel v\u00e4ga potentsiaalikad, sest nende elektroonilisi ja soojuslikke omadusi saab vajadusel muuta,” \u00fctles ta.<\/p>\n

J\u00e4rgnevalt on teadlastel lisaks pool-Heusleri keemilise koostise optimiseerimisele plaanis pressitud materjali terakeste suurust veelgi v\u00e4hendada. ,,Kui pressimisel saaks terakeste suurust hoida alla 100 nanomeetri, v\u00f5ime oodata k\u00f5rgemat ZT n\u00e4itajat ning v\u00e4iksemat soojusjuhtivust,” v\u00f5ttis Yan asja kokku.<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ameerika \u00dchendriikide teadlased valmistasid uue k\u00f5rgtemperatuuri materjali, mis on teiste termoelektrikutega v\u00f5rreldes soojuse energiaks muutmisel ligi 60% efektiivsem. Uus nanokomposiitmaterjal on stabiilne temperatuuridel kuni 700\u00a0\u00b0C, t\u00e4nu millele saaks seda kasutada autode k\u00fctuseefektiivsuse t\u00f5stmiseks, kasutades \u00e4ra s\u00f5iduki heitgaaside soojusenergiat. Materjalidena, mis muudavad soojuse otse energiaks, k\u00f5lavad termoelektrikud globaalse energiatarbimise v\u00e4hendamisel v\u00e4gagi kasulikuna. Lisaks autodes kasutamisele saaks […]<\/p>\n","protected":false},"author":32,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[31,16],"tags":[],"class_list":{"0":"post-13679","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","6":"category-rakenduslik-teadus","7":"category-teadusuudis","8":"entry","9":"has-post-thumbnail"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/13679","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/32"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=13679"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/13679\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=13679"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=13679"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=13679"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}