Применение нанонитей (nanowires) способно резко увеличить эффективность превращения тепла в электроэнергию, утверждают ученые из США. Сразу два коллектива исследователей из Калифорнийского технологического университета и Университета Беркли сообщили на днях об увеличении способности кремния к производству электрической энергии практически в 100 раз. Полученные результаты могут привести к разработке, например, зарядных устройств для мобильных телефонов, использующих тепло человеческого тела.

Тело человека – источник энергии для мобильников
В основе получения электроэнергии из тепловой лежит явление термоэлектрической конверсии. Тепловая энергия, перетекая от горячей области к холодной, способна порождать электрический ток, который впоследствии может быть либо использован для текущих целей, либо сохранен в аккумуляторе для грядущих нужд. Кристаллический кремний, традиционно рассматривается как материал с низкой способностью к конверсии по причине его высокой теплопроводности – тепло распространяется в материале настолько быстро, что практически невозможно создать достаточный дифференциал между теплой и холодной областями.

Тело человека – источник энергии для мобильников 2
Эффективность термоэлектрической конверсии измеряется коэффициентом добротности (ZT), равным для кристаллического кремния при комнатной температуре 0,01. Исследователи из Университета Беркли увеличили этот показатель до 0,4, специалисты из Калифорнийского технологического университета – до 0,6. Увеличение термической индуктивности материала достигалось благодаря использованию кремниевых нанонитей диаметром 10 – 100 нм, с дефектами поверхности. Последние, по мнению ученых, играют важнейшую роль в повышении термоиндуктивности, поскольку трещины и неровности материала препятствуют свободному распространению фононов – квантов колебательных движений кристаллов, ответственных за перенос энергии.

По мнению ученых, технология будет иметь реальные коммерческие перспективы только по достижению коэффициента термоэлектрической добротности порядка 3 – 4 единиц.