{"id":25611,"date":"2012-02-26T00:13:43","date_gmt":"2012-02-25T21:13:43","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=25611"},"modified":"2012-02-29T10:42:14","modified_gmt":"2012-02-29T07:42:14","slug":"saksa-teadlased-valmistasid-vaikese-metallstruktuuri-integreeritava-termoelektrilise-generaatori","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=25611","title":{"rendered":"Saksa teadlased valmistasid v\u00e4ikese metallstruktuuri integreeritava termoelektrilise generaatori"},"content":{"rendered":"

Saksa teadlased integreerisid esmakordselt sulametalli termoelektrilise generaatori. Seadmeid on v\u00f5imalik paigaldada n\u00e4iteks suurte koormustega t\u00f6\u00f6tavatesse komponentidesse, muuhulgas hammasratastesse ning kuullaagritesse, aga ka tuumareoaktori seintesse j\u00e4lgimaks v\u00f5imalikke radioaktiivseid lekkeid. Lisaks oleks v\u00f5imalik tuvastada pingeid teraskonstruktsioonides, n\u00e4iteks sildades. Varjupoolena v\u00f5ib sensor p\u00f5hjustada metalli struktuuris n\u00f5rkusi.<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a>

6 millimeetrise l\u00e4bim\u00f5\u00f5duga termoelektriline generaator poolenisti alumiiniumisse valatuna.<\/p><\/div>\n

Seadme leiutasid Saksamaa Bremeni \u00dclikooli ning Fraunhoferi Instituudi teadlased. Nende valmistatud termoelektrilised generaatorid suudavad \u00fcle elada alumiiniumi, magneesiumi, pronksi- ja messingvalu.<\/p>\n

Meetodi arendamisel pidid teadlased \u00fcletama kaks p\u00f5hilist raskust. Esiteks p\u00f5hjustavad tavaliselt sulametallidega kaasnevad k\u00f5rged temperatuurid generaatori komponentide l\u00e4bip\u00f5lemise. Teiseks tekivad metalli ja r\u00e4ni soojuspaisumistegurite erinevuste t\u00f5ttu materjalide liitekohas deformeerivad j\u00f5ud.<\/p>\n

Hiljutised kastsed teiste teadlasgruppide poolt on n\u00e4idanud, et raadiotuvastuskiipe (RFID, radio-frequency identification) on v\u00f5imalik metallidesse integreerida kattes sensori eelnevalt pol\u00fcmeerse kihiga. \u201eNimetatud lahendus v\u00e4listab aga sensori ning keskkonna vahelise otsekontakti, mis t\u00e4hendab soojuse elektriks muundamise protsessis kadusid. Pol\u00fcmeerne kapsel peab v\u00f5rreldes seadme l\u00e4bim\u00f5\u00f5duga olema suhteliselt paks, mis aga p\u00f5hjustab metallstruktuuris n\u00f5rkusi,\u201c kirjeldab Azat Ibragimov, Bremeni \u00dclikooli doktorant.<\/p>\n

Bremeni \u00dclikoolis arendatud alternatiivse meetodi selgrooks on amorfne boorsilikaatklaas ehk BSG (borosilicate glass<\/em>). \u201eBSG summutab jahtumisel tekkivad termomehaanilised pinged, mis kaitseb generaatori t\u00f6\u00f6ks olulisi r\u00e4niosiseid,\u201c s\u00f5nab Ibragimov.<\/p>\n

Termoelektriline generaator on seade, mis koosneb termopaaride reast. Termopaar on kahe eri metalli, antud katses plaatina ning r\u00e4ni, laminaatstruktuur. Laminaadi poolte vahel tekib metallide temperatuuride erinevusega proportsionaalse pinge, mis on genereeriva funktsiooni aluseks. V\u00e4ltimaks termopaaride pragunemist termomehaanilise pinge t\u00f5ttu ehitati need esmalt kristallstruktuuriga r\u00e4niplaadile. Seej\u00e4rel kanti toorik amorfsele boorsilikaatklaasi substraadile. R\u00e4niplaadi tagumine pinna lauss\u00f6\u00f6vitusel j\u00e4i klaasi pinnale alles vaid termopaar.<\/p>\n

Termoelektrililine generaator on protsessis kaitstud, sest amorfsetel materjalidel puuduvad kristallilised tasandid, mis v\u00f5iksid m\u00f5ranemist p\u00f5hjustada. \u00dchtlasi on boorsilikaatklaas piisavalt kuumuskindel. \u00a0Alumiiniumi sulatamiseks vajalikul ligikaudu 700 \u00baC temperatuuril \u00a0muutub klaas pehmeks ning katab v\u00f5imalikud tekkinud praod. Lisaks on boorsilikaatklaasil sama soojuspaisumistegur, mis kristalsel r\u00e4nilgi. Kuumutamisel paisuvad materjalid v\u00f5rdselt, mis v\u00e4ldib liiteliste pingete tekkimist.<\/p>\n

Teadlased pidid lisaks eelmainitud lahendustele tegelema ka difusioonibarj\u00e4\u00e4ri ning isoleeriva kile valmistamisega, mis lubaks sensoril sulametall-keskkonnas t\u00f6\u00f6tada. Difusioonibarj\u00e4\u00e4ri moodustab wolfram-titaani (tungsten titanium<\/em>) kiht termopaari komponentide plaatina ning r\u00e4ni vahel. Barj\u00e4\u00e4r takistab materjalidevahelist difusiooni, mis t\u00e4hendaks seadme efektiivsuse kiiret langust. Isoleeriv kile katab kogu kiibi pinda. Kile moodustab 60 nanomeetri paksune alumiiniumoksiidi kiht, mida katab omakorda 40 mikromeetri paksune vedelklaasi (fluid glass<\/em>) pasta, mis on mikroskoopiliste klaasiterakeste ning orgaanilise materjali kolloid. K\u00f5rgetel temperatuuridel orgaaniline materjal aurustub. Alles j\u00e4\u00e4nud klaas sulab, moodustades seadme pinnale \u00fchtlase dielektriku kihi. Tekkinud kiht on nii \u00f5huke, et soojusvahetust oluliselt ei sega.<\/p>\n

Walter Lang, \u00fcks projekti algatajatest, tunnistab, et sensori implementeerimine metallkonstruktsioonidesse v\u00f5ib p\u00f5hjustada nende struktuuris n\u00f5rkusi. Lisaks on probleemne sensorite ning andmevahetusl\u00fclituste \u00fchendamine. \u201eInimk\u00e4e tunnetusrakud on 40 mikroni suurused. Kui suudame valmistada sama v\u00e4ikseid sensoreid, ei ole metallkonstruktsioonide stabiilsus enam probleem. Selleks kulub aga mitu aastat uurimust\u00f6\u00f6d,\u201c kirjeldab Lang.<\/p>\n

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

Saksa teadlased integreerisid esmakordselt sulametalli termoelektrilise generaatori. Seadmeid on v\u00f5imalik paigaldada n\u00e4iteks suurte koormustega t\u00f6\u00f6tavatesse komponentidesse, muuhulgas hammasratastesse ning kuullaagritesse, aga ka tuumareoaktori seintesse j\u00e4lgimaks v\u00f5imalikke radioaktiivseid lekkeid. Lisaks oleks v\u00f5imalik tuvastada pingeid teraskonstruktsioonides, n\u00e4iteks sildades. Varjupoolena v\u00f5ib sensor p\u00f5hjustada metalli struktuuris n\u00f5rkusi. Seadme leiutasid Saksamaa Bremeni \u00dclikooli ning Fraunhoferi Instituudi teadlased. Nende valmistatud termoelektrilised […]<\/p>\n","protected":false},"author":449,"featured_media":25612,"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":[16],"tags":[77,115,53],"class_list":{"0":"post-25611","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-teadusuudis","8":"tag-kytuseelemendid","9":"tag-tehnovidinad","10":"tag-tulevikuenergia","11":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25611","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\/449"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=25611"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/25611\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/25612"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=25611"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=25611"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=25611"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}