Vật liệu mới phá kỷ lục thế giới về biến nhiệt thành điện

Một loại vật liệu mới tạo ra dòng điện rất hiệu quả từ chênh lệch nhiệt độ. Điều này cho phép các cảm biến và bộ xử lý nhỏ tự cung cấp năng lượng không dây.

Vật liệu nhiệt điện có thể chuyển đổi nhiệt thành năng lượng điện. Điều này là do hiệu ứng Seebeck: Nếu có sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 đầu của vật liệu, điện áp có thể được tạo ra và dòng điện có thể bắt đầu chạy. Lượng năng lượng điện có thể được tạo ra ở một mức chênh lệch nhiệt độ nhất định được đo bằng giá trị ZT: Giá trị ZT của vật liệu càng cao thì tính chất nhiệt điện của nó càng tốt.

Nhiệt điện tốt nhất cho đến nay được đo ở các giá trị ZT khoảng 2,5 đến 2,8. Các nhà khoa học thuộc ĐH Công nghệ Wien (Vienna, Áo) hiện đã thành công trong việc phát triển một loại vật liệu hoàn toàn mới với giá trị ZT từ 5 đến 6. Đó là một lớp sắt mỏng, vanadi, vonfram và nhôm được áp dụng cho tinh thể silicon.

Vật liệu mới này hiệu quả đến mức nó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các cảm biến hoặc thậm chí các bộ xử lý máy tính nhỏ. Thay vì kết nối các thiết bị điện nhỏ với dây cáp, chúng có thể tự tạo ra điện từ sự chênh lệch nhiệt độ. Vật liệu mới vừa được trình bày trên Tạp chí Nature.

“Một vật liệu nhiệt điện tốt phải cho thấy hiệu ứng Seebeck mạnh và nó phải đáp ứng 2 yêu cầu quan trọng khó điều hòa. Một mặt, dẫn điện tốt; mặt khác, truyền nhiệt càng kém càng tốt. Đây là một thách thức vì tính dẫn điện và dẫn nhiệt thường liên quan chặt chẽ với nhau”- GS. Ernst Bauer thuộc Viện Vật lý chất rắn (ĐH Công nghệ Wien) nói.

HẢI HUỲNH

(Nguồn: Phys.org/Materials Science)