Китайские ученые разработали новый гибкий термоэлектрический полимерный материал с высокой эффективностью. Как сообщает Qazinform.com, результаты исследования опубликованы в журнале Science. Ожидается, что разработка сможет поддержать развитие технологий будущего — носимых устройств, адгезивного охлаждения и датчиков Интернета вещей.
Термоэлектрические материалы способны преобразовывать тепло в электричество и наоборот, обеспечивая как генерацию энергии, так и охлаждение. Этот процесс не требует топлива и не сопровождается загрязнением окружающей среды. По данным исследований, более 60% мировой энергии теряется в виде отходящего тепла, поэтому его повторное использование имеет большой потенциал для энергосбережения и снижения выбросов.
Сегодня используются два основных типа таких материалов. Гибкие неорганические термоэлектрики достигают показателя эффективности (ZT) около 1,4 при комнатной температуре, тогда как органические материалы — до 1,2. Однако сложность их производства остается серьезным препятствием для широкого применения.
Команда ученых из Института химии Китайской академии наук под руководством профессоров Чжу Даобэня и Ди Чонгана создала новый материал — нерегулярный иерархически-пористый термоэлектрический полимер (IHP-TEP). Его показатель ZT достигает 1,64 при температуре 343 К (примерно 70 °C), что стало рекордом для гибких термоэлектрических материалов в этом температурном диапазоне.
Уникальная структура материала значительно снижает теплопроводность и одновременно формирует эффективные каналы переноса заряда. Пленка IHP-TEP также совместима с технологией распылительного нанесения, что позволяет организовать недорогое крупномасштабное производство по принципу, схожему с газетной печатью.
Благодаря гибкости материал может плотно прилегать к изогнутым поверхностям, что открывает широкие возможности для применения в носимых устройствах и системах Интернета вещей. Например, он может обеспечивать энергией датчики в разных условиях: на теле человека, на внешних поверхностях зданий или в полевых условиях — везде, где существует разница температур.