Des chercheurs de l'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg développent une nouvelle génération de générateurs thermoélectriques, dix fois plus performants que leurs homologues en marché. Le produit final entrera en production d'ici la fin 2021 !
Nous étudions diverses modifications des nanotubes de carbone depuis un certain temps, plus de 15 ans. Non seulement pour les générateurs thermoélectriques, mais aussi, par exemple, pour les auto-émetteurs électroniques efficaces et divers types de capteurs - capteurs photosensibles, etc.
Le modèle d'interaction du flux de chaleur et des sous-systèmes électroniques dans notre nanostructure de carbone est à la base de la création d'un dispositif spécifique - un générateur thermoélectrique ", - a expliqué la responsable du groupe de développement Olga Kvashenkene, directrice du STC "Prévision neuronale des matériaux et technologies pour l'industrie électronique" (NCMU SPbPU "Advanced digital les technologies").
Un générateur thermoélectrique est un appareil de petite taille (dimensions du boîtier 5 mm) × (dimensions 2 mm), qui convertit l'énergie thermique en énergie électrique. Le dispositif contient une nanostructure de carbone complexe.
Sur la photo ci-dessous, vous pouvez voir le nouveau générateur thermoélectrique.
Lorsqu'ils sont chauffés, des processus électrodynamiques quantiques se produisent dans la structure, conduisant à une génération thermoélectrique. Dans les structures chauffées à stoechiométrie complexe, les interactions des sous-systèmes électroniques et structurels (réseaux) sont excitées. Cette interaction quantique-physique conduit à la génération de courant électrique en raison de l'effet thermique.
« Les générateurs thermoélectriques sont basés sur des nanotubes de carbone qui peuvent être modifiés de diverses manières », explique Olga Kvachenkina. - Il est bien connu que le carbone peut être sous forme de diamants et est un diélectrique presque idéal - Un matériau qui ne conduit pas l'électricité et qui se présente sous forme de graphite est un très bon conducteur d'électricité courant.
C'est sur la base de ces deux composites de carbone anisotropes que sont basés nos générateurs. Nous obtenons ce composite grâce à une technologie tout à fait unique qui nous permet de reproduire les propriétés d'un générateur thermoélectrique, ce qui est très bien pour les projets industriels. »
Le principe de fonctionnement est lié à la structure de la fibre de carbone nanocomposite utilisée dans le générateur dans ses différents états.
L'alternance d'états conducteur et non conducteur d'un même matériau permet d'exploiter les propriétés de l'interaction entre la chaleur et le flux d'électrons. Le calcul de cette interaction et de sa nature physique, observé dans les générateurs thermoélectriques, est applicable à un seul quanta de rayonnement thermique et d'électrons uniques, ce qui permet d'affirmer que les processus électrodynamiques quantiques.
S'efforcer d'occuper votre niche
"On peut dire sans aucun doute qu'il n'y a pas d'appareils similaires ni en Russie ni à l'étranger, fonctionnant sur la même base constructive que nos générateurs thermoélectriques - dit Olga Kvachenkin.
Avant de démarrer tout projet, les chercheurs réalisent des prévisions technologiques et tentent d'évaluer leur niveau d'expertise dans le domaine d'intérêt par rapport aux pays étrangers. De plus, les chercheurs analysent la gamme de produits disponibles sur le marché mondial.
Eh bien, nous suivrons le développement de ce type de technologie et, surtout, les avantages pratiques que ce type de générateurs peut apporter.
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