Схематическая иллюстрация, показывающая процесс изготовления пены CNT/BST с различными формами. Влияние содержания BST и температуры отжига на свойства TE пены CNT/BST. Высоко улучшенные zt vlaue из пены Cnt/BST по сравнению с нетронутой пеной УНТ. Кредит: Корейский научно -исследовательский институт химических технологий (KRICT)
Корейская исследовательская группа разработала новый термоэлектрический материал и генератор (TEG), который использует губчатые конструкции углеродных нанотрубок (CNT), улучшая ограничения органических термоэлектрических материалов при сохранении гибкости. Ожидается, что полученное устройство будет полезно при питании мелких носимых датчиков посредством сбора тепловой энергии.
Исследование опубликовано в журнале Углеродная энергияПолем
Во главе с доктором. Миджонг Хан и Янг Хун Канг из Кореи -исследовательского института химических технологий (KRICT), команда объединила углеродные нанотрубки с BI0,45SB1.55TE3 (BST) в пористой пеновой структуре, чтобы максимизировать термоэлектрические характеристики.
В то время как обычные термоэлектрические материалы, как правило, основаны на металлах и жесткие, использование УНТ обеспечивает легкий вес и механическую гибкость, хотя предыдущие попытки привели к низким термоэлектрическим характеристикам и плохой долговечности.
Чтобы преодолеть эти проблемы, команда разработала проприетарную технику изготовления, которая превращает УНТ в объемные пены, а не тонкие пленки. Это было достигнуто путем нагрева и затвердевания заполненной порошковой формой для создания губчатой структуры.
Был также разработан метод для равномерного распределения термоэлектрических частиц BST в полях пены, улучшая как механическую стабильность, так и термоэлектрические характеристики.
В результате пена CNT/BST достигла ZT 7,8 × 10-3–5,7 раза выше, чем у нетронутой пены CNT. Применительно к гибкому термоэлектрическому генератору и протестировано на стеклянной трубке при разнице температуры 21,8 К, устройство генерируемой выходной мощности 15,7 мкВт — для работы с носимыми датчиками.
Вогнутый TEG, соответствующий цилиндрической стеклянной трубке. Выходное напряжение вогнутого ТЕГ с различными температурами воды в стеклянной трубе. Вода текла в течение 10 с и остановилась в течение 20 с. Моделируемые распределения температуры внутри ног TE с горячей водой и потоками холодной воды. Кредит: Корейский научно -исследовательский институт химических технологий (KRICT)
Долговечность была подтверждена в результате изгиба 10 000 циклов с минимальной потерей производительности. Более того, весь процесс изготовления занимает всего четыре часа, по сравнению с более чем три дня для традиционных TEG на основе CNT, подчеркивая превосходную масштабируемость материала.
Команда планирует дополнительно повысить термоэлектрическую эффективность посредством стратегий допинга и целью коммерциализации к 2030 году. Будущие приложения включают интеграцию в системы теплового управления для батарей и центров обработки данных искусственного интеллекта, а также носимые и автономные электронные устройства.
«Это исследование представляет собой значительный шаг вперед в разработке гибких устройств с самообучением»,-сказали исследователи, добавив, что формозность и долговечность материала открывают новые границы в сборе энергии.
Больше информации:
Myeong Hoon Jeong et al. Углеродная энергия (2024). Два: 10.1002/Cey2.650
Предоставлено Национальным исследовательским советом науки и техники
Цитирование: Губкоподобный термоэлектрический генератор углеродных нанотрубков легко формируется в сложные формы и датчики Powers (2025, 29 апреля). Получено 29 апреля 2025 года из этого документа подлежит авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
