Ученые из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса разработали инновационную технологию охлаждения за счет твердотельных термоэлектрических элементов.
По словам разработчиков, их технология на основе твердотельных нанопленок, получившая название CHESS, вдвое эффективнее предыдущих аналогичных разработок с использованием объемных термоэлектрических материалов и должна стать альтернативой охлаждению с помощью компрессорных установок.
Несмотря на то, что компрессорные системы, в которых хладагенты перекачиваются через змеевики для передачи тепла, доказали свою эффективность, они остаются крупногабаритными, потребляют значительное количество энергии и используют химикаты, наносящие вред окружающей среде. Таким образом, термоэлектрическое охлаждение, где электроны выполняют функции охладителя, перемещая тепло через специализированные полупроводниковые материалы, выглядит более перспективным.
Предыдущие попытки создания продуктивной системы термоэлектрического охлаждения потерпели неудачу, поскольку использовали значительные по размерам материалы, которые должны были бы удовлетворять потребности представленных на рынке современных холодильных систем. Однако эффективность оказалась низкой, а мощность теплового насоса недостаточной.
Исследователи из Лаборатории прикладной физики в Мэриленде использовали нанотехнологии для создания контролируемых иерархически спроектированных суперрешетчатых структур (CHESS), создав сверхтонкие нанопленки для систем охлаждения.
Исследователи сравнили холодильные модули, использующие крупноразмерные термоэлектрические материалы, с системами, использующими нанопленки CHESS. По результатам стандартных испытаний холодильных систем оказалось, что нанопленки достигают 100% повышения эффективности по сравнению с традиционными аналогами при работе в условиях комнатной температуры.
Разработчики также утверждают, что холодильные модули, изготовленные с использованием материалов CHESS, в целом будут на 75% эффективнее, а полностью интегрированные системы охлаждения будут обеспечивать повышение эффективности на 70%. Во время экспериментов каждый работающий холодильный агрегат охлаждался с использованием лишь 0,003 см куб. исходного материала, что примерно соответствует размеру песчинки.
«Для производства материалов CHESS мы использовали метод химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений. Эта тонкопленочная технология имеет потенциал для развития от питания небольших холодильных систем до поддержки крупных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях, подобно тому, как литий-ионные аккумуляторы были масштабированы для питания таких устройств, как мобильные телефоны и электромобили», — подчеркивают исследователи.
Кроме этого, как отмечают разработчики, устройства на основе материалов CHESS способны превращать разницу температур в полезную энергию. Это позволяет приблизиться к масштабируемым технологиям сбора энергии для электронных устройств и даже космических аппаратов.
Sony показала «начинку» PS5 Pro — с системой охлаждения на основе жидкого металла
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature
Источник: TechxXplore
Favbet Tech – это IT-компания со 100% украинской ДНК, которая создает совершенные сервисы для iGaming и Betting с использованием передовых технологий и предоставляет доступ к ним. Favbet Tech разрабатывает инновационное программное обеспечение через сложную многокомпонентную платформу, способную выдерживать огромные нагрузки и создавать уникальный опыт для игроков.
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: