Синтетический кристалл на основе меди позволяет производить новые термоэлектрические материалы, которые можно использовать для эффективного и дешевого получения электрической энергии из тепла.
Термоэлектрические материалы производят электричество из тепла. Среди прочего, они используются в промышленных процессах для утилизации отработанного тепла. Они также используются в электронных компонентах, например, для охлаждения смартфонов и электромобилей.
Однако термоэлектрические материалы с наивысшей эффективностью до сих пор были проблематичными, поскольку они содержат дорогие и иногда токсичные элементы, такие как свинец и теллур. Поэтому ученые работают над синтетическими минералами меди, которые могут быть получены из нетоксичных элементов, которые в больших количествах содержатся в земной коре.
Синтетический минеральный кристалл меди
Исследователи из лаборатории CRISMAT представили в специализированном журнале Angewandte Chemie International Edition кристалл, изготовленный из синтетического минерала меди, который, как говорят, открывает «новые перспективы» в разработке безопасных и недорогих термоэлектрических материалов.
Производственный процесс подходит для промышленности
Синтетический кристалл состоит из меди, марганца, германия и серы. По словам Эммануэля Гильмо, производственный процесс прост и может быть масштабирован до промышленных масштабов.
«Порошки механически измельчаются в шаровой мельнице до кристаллического сплава, а затем уплотняются при 600 градусах Цельсия».
Структурное изменение материала происходит за счет замены минимальной доли марганца на медь. Это создает сложные микроструктуры, которые составляют основу для переноса электронов и тепла.
Термоэлектрический материал остается стабильным до 400 градусов Цельсия. Поэтому он также подходит для использования в системах утилизации тепла большинства промышленных предприятий. Исследователи уверены, что в будущем на основе синтетического кристалла могут быть разработаны новые термоэлектрические материалы, которые заменят используемые в настоящее время токсичные материалы.
