تولید نخ‌های نانویی که از گرمای بدن برق تولید می‌کنند

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Flexible All‐Inorganic Thermoelectric Yarns در نشریه Advanced Pathers منتشر شده است.

مواد ترموالکتریک موادی هستند که در صورت وجود اختلاف دما، ولتاژ تولید می‌کنند، آنها انرژی حرارتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. در حال حاضر، حدود ۷۰ درصد انرژی از دست رفته به صورت گرما هدر می‌رود، بنابراین توجه به تحقیقات در این مورد اهمیت زیادی دارد.

بیشتر منابع گرمای اطراف ما مانند بدن انسان و لوله‌های اگزوز وسیله نقلیه به صورت سطح انحنادار هستند. مواد ترموالکتریک معدنی مبتنی بر مواد سرامیکی دارای عملکرد ترموالکتریک بالایی هستند، اما تولید آنها شکننده و در اشکال خمیده دشوار است. در همین حال، مواد ترموالکتریک انعطاف‌پذیر با استفاده از اتصال‌دهنده‌های پلیمری موجود می‌توانند در سطوح اشکال مختلف اعمال شوند، اما عملکرد آنها به دلیل هدایت الکتریکی کم و مقاومت حرارتی بالای پلیمر محدود شده است.

مواد ترموالکتریک معدنی که توسط این تیم تحقیق تولید می‌شود، انعطاف‌پذیر نیست، بنابراین محققان با پیچاندن روبان‌های نانویی به جای افزودنی‌ها برای تولید یک ماده ترموالکتریک به شکل نخ بر این محدودیت‌ها غلبه کردند.

پژوهشگران از یک روش رسوب پرتوی الکترونی مبتنی بر نانوقالب برای رسوب مستمر روبان‌های نانویی استفاده کرده و سپس آنها را به شکل نخ در آوردند تا الیاف ترموالکتریکی معدنی بیسموت تلورید را تولید کنند.

به نقل از ستاد نانو، این الیاف ترموالکتریک معدنی دارای مقاومت خمشی بالاتری نسبت به مواد ترموالکتریک موجود هستند و حتی پس از تست‌های خمش مکرر و کششی بیش از ۱۰۰۰ بار، تقریباً هیچ تغییری در خواص الکتریکی آنها ایجاد نمی‌شود. دستگاه ترموالکتریک ایجاد شده توسط این تیم تحقیق با استفاده از اختلاف دما برق تولید می‌کند و اگر لباسی با دستگاه‌های ترموالکتریک از این نوع فیبر ساخته شود، می‌توان برق را از دمای بدن تولید کرد تا سایر دستگاه‌های الکترونیکی را تغذیه کند.