Откриха нов материал за ефективно преобразуване на топлината в електричество

Създателите на новия материал подчертават, че той може да послужи за основа на по-ефективни радиатори в електрониката.

Екип американски учени от Националния институт по стандартизация и технологии (NIST) съобщи за създаването на метаматериал, който отлично провежда електроните и твърде слабо провежда топлината. Това е едно от основните условия за получаване на високоефективен процес на преобразуване на топлинната енергия в електрическа. Досега този показател се движеше около 1%.

Ако даден материал провежда добре електричеството и зле топлината, в краищата му има голяма температурна разлика и в резултат на това се постига висока ефективност. В разработения от учените материал, който има твърда кристална решетка, топлината се предава чрез квазичастични фонони. Въпреки че те не са реални частици, а само кванти от вибрациите на кристалната решетка, те също са обект на корпускулярно-вълновата теория – те са едновременно частици и вълни.

Новият метаматериал представлява лист от силиций, върху който са отгледани нанокристали от галиев нитрид. Когато процесът на отглеждане приключи, силициевата пластина се изтънява до необходимата дебелина. Топлината се пренася от единия до другия край на материала и чрез нановълни, при което се генерират стоящи вълни с период, продиктуван от формата им, която има вид на тесен стълб. Дължината на тези вълни е много по-малка от тази на вълните, които се разпространяват свободно в силициевата подложка. Вълните в стълбчетата резонират с вълните във пластината, като принуждават последните да коригират дължината си по такъв начин, че да съвпаднат с дължината на „уловените“ вълни.

Според резултатите от експеримента това намалява топлопроводимостта на силиция с 21%, без да влошава електропроводимостта му. В близко бъдеще NIST ще работи за ускоряване на процеса на преобразуване на топлината в електричество. Учените са на мнение, че технологията ще залегне в основата на нови, по-ефективни радиатори в електрониката.