Parte da vasta quantidade de energia desperdiçada que máquinas e dispositivos emitem como calor poderia ser recapturada usando um nanomaterial barato desenvolvido na KAUST. Este nanomaterial termoelétrico pode capturar o calor perdido por dispositivos, variando de telefones celulares a motores de veículos, e transformá-lo diretamente em eletricidade útil.

O nanomaterial é feito usando um processo de produção baseado em solução de baixa temperatura, tornando-o adequado para revestimento em plásticos flexíveis para uso em quase qualquer lugar.

“Entre as muitas fontes de energia renováveis, calor residual não foi amplamente considerado, "diz Mohamad Nugraha, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Derya Baran. O calor residual emitido por máquinas e dispositivos pode ser recapturado por materiais termoelétricos. Essas substâncias têm uma propriedade que significa que quando um lado do material está quente e o outro está frio, uma carga elétrica se acumula ao longo do gradiente de temperatura.

Até agora, materiais termoelétricos têm sido feitos usando processos caros e que consomem muita energia. Baran, Nugraha e seus colegas desenvolveram um novo material termoelétrico feito por spin coating numa solução líquida de nanomateriais chamados pontos quânticos.

O spin da equipe revestiu uma fina camada de pontos quânticos de sulfureto de chumbo em uma superfície e, em seguida, adicionou uma solução de ligantes ligantes curtos que reticulam os pontos quânticos para melhorar as propriedades eletrônicas do material.

Depois de repetir o processo de revestimento por rotação camada por camada para formar um filme de 200 nanômetros de espessura, o recozimento térmico suave secou o filme e completou a fabricação. “A pesquisa termelétrica tem se concentrado em materiais processados ​​em temperaturas muito altas, acima de 400 graus Celsius, "Nugraha diz. O material termoelétrico baseado em ponto quântico só é aquecido até 175 graus Celsius. Essa temperatura de processamento mais baixa pode reduzir os custos de produção e significa que dispositivos termoelétricos podem ser formados em uma ampla gama de superfícies, incluindo plásticos flexíveis baratos.

O material da equipe apresentou propriedades termoelétricas promissoras. Um parâmetro importante de uma boa termelétrica é o coeficiente de Seebeck, que corresponde à voltagem gerada quando um gradiente de temperatura é aplicado. "Encontramos alguns fatores-chave que levam ao coeficiente Seebeck aprimorado em nossos materiais, "Nugraha diz.

A equipe também foi capaz de mostrar que um efeito chamado de confinamento quântico, que altera as propriedades eletrônicas de um material quando ele é reduzido à nanoescala, foi importante para aumentar o coeficiente de Seebeck. A descoberta é um passo em direção ao alto desempenho prático, temperatura baixa, geradores termelétricos processados ​​por solução, Nugraha diz.