La mejora de los materiales termoeléctricos que pueden convertir directamente el calor desperdiciado en energía eléctrica puede conducir a una de las soluciones para los problemas de energía. Para obtener un alto rendimiento en materiales termoeléctricos, es necesario conducir la electricidad fácilmente y dificultar el paso del calorEs decir, se necesita alta conductividad eléctrica y baja conductividad térmica. Sin embargo, ha sido muy difícil por mucho tiempo porque ambas conductividades están correlacionadas. Ahora, se esperaba que la nanoestructuración para el control independiente de ambas conducciones, pero su metodología por nanoestructuración aún no estaba clara.
Yoshiaki Nakamura, profesor de la Universidad de Osaka, propuso una nanoestructura única y estableció una metodología para el desarrollo de un material en el que las conducciones de calor y electricidad se pueden controlar simultáneamente.
Su grupo de investigación creó una nanoestructura en la que se formaron nanodotos ultra pequeños de germanio Ge con idénticas orientaciones cristalinas en silicio Si. En esta estructura, los nanodots Ge impidieron el flujo de corriente eléctrica en Si y la conducción térmica, por lo tanto,la conductividad y la baja conductividad térmica se realizaron simultáneamente. Al hacer que la forma y la dimensión de los factores de control de nanodots Ge, sea posible controlar la conductividad térmica a voluntad. Con esta técnica, este grupo logró aumentar la resistencia térmica interfacial Si / Ge en 2 a3 veces más que las cifras convencionales, obteniendo la mayor resistencia térmica interfacial Si / Ge del mundo.
Los resultados de esta investigación muestran que al introducir nanodots Ge ultrapequeños de crecimiento epitaxial en materiales con alta conductividad eléctrica, la conducción de calor y electricidad se puede controlar con éxito simultáneamente. Además, debido a que estos resultados no se limitan al Si, uno puedeanticipamos que esta investigación se empleará en el desarrollo de materiales termoeléctricos que también utilicen otros materiales, que tienen una gran demanda para la utilización del calor residual en fábricas y automóviles.
En nuestra sociedad de la información actual, el calor residual emitido por el LSI circuitos integrados a gran escala en nuestras PC y servidores ha crecido enormemente a lo largo de los años, y el desarrollo de materiales termoeléctricos basados en Si compatibles con LSI se ha vuelto necesario enpara utilizar este calor residual como energía termoeléctrica Esta investigación ha demostrado una posible mejora de la eficiencia de esta conversión de calor residual a electricidad mediante la introducción de nanoestructuras en Si, un avance potencial en la realización de materiales termoeléctricos basados en Si para su uso en LSIconversión de calor residual.
Los resultados de esta investigación fueron publicados en Informes científicos el lunes 5 de octubre de 2015.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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