Учёные из Университетов Орхуса и Копенгагена в результате исследований пришли к новым интересным данным, недавно опубликованным в Nature Materials, где описываются свойства термоэлектрических материалов, имеющие большое значение для их практического применения.

В перспективе новые знания могут быть использованы для разработки более эффективных и экологически безопасных двигателей.

Термоэлектрические материалы могут объединяться в блоки, которые способны трансформировать термальную разницу в электрическую энергию или наоборот – электрический поток в охлаждение. Эффективное использование требует, чтобы материал обеспечивал высокое напряжение и имел хорошую электрическую, но низкую тепловую проводимость.

Новые исследования объясняют, почему в частности некоторые термоэлектрические материалы могут иметь желаемую низкую теплопроводность, не ухудшая при этом электрических свойств. Это может иметь значение для переработки отходов, к примеру, выхлопных выбросов транспортных средств. Ведущие автопроизводители в настоящее время занимаются разработкой такой возможности и первые модели уже близки к производству. Технология позволит автомобилям значительно экономить топливо, объясняет Бо Б. Иверсен, профессор iNANO в Университете Орхуса, Дания. Кроме того, новое открытие может помочь в разработке новых методов охлаждения.

В своём исследовании специалисты изучили один из самых перспективных термоэлектрических материалов группы клатраты, которые образуют кристаллы, наполненные ‘нано-клетками’.

“Помещая тяжёлый атом в каждую нано-клетку, мы уменьшаем способность кристаллов к теплопроводности. До сих пор считалось, что случайные колебания тяжёлых атомов в клетках являются причиной слабой теплопроводности, но исследования показали, что это не так”, - объясняет старший научный сотрудник Университета Орхуса, Асгер Б. Абраамсен.

Учёные применили технологию рассеяния нейтронов, которая позволяет заглянуть внутрь материала и увидеть движения атомов.

“Наши данные показывают, что вероятнее всего распределённая схема движения атомов определяет свойства этих термоэлектрических материалов. Это открытие будет иметь большое значение в разработке новых материалов, которые будут использовать энергию ещё лучше”, - утверждает Ким Лефманн, доцент Центра нанотехнологий Института Нильса Бора в Университете Копенгагена.