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    Transformando ímãs macios comuns em materiais de conversão termoelétrica de última geração com tratamento térmico de 3 minutos

    Aprimoramento do efeito Nernst anômalo por engenharia de microestrutura em nanoescala. Crédito:Instituto Nacional Hossein Sepehri-Amin de Ciência de Materiais, Instituto Nacional Ken-ichi Uchida de Ciência de Materiais, Universidade Hosei Nagano Nagoya


    Uma equipe de pesquisa do NIMS e da Universidade de Nagoya demonstrou que uma liga amorfa à base de ferro, amplamente utilizada como material magnético macio em transformadores e motores, pode ser transformada em um material de conversão termoelétrica "transversal" que converte correntes elétricas e térmicas em direções ortogonais. , com apenas um curto período de tratamento térmico. O estudo foi publicado on-line na revista Nature Communications



    Este é o primeiro exemplo que destaca a importância da engenharia de microestruturas no desenvolvimento de materiais de conversão termoelétrica transversal e fornece novas diretrizes de projeto para o desenvolvimento de materiais para realizar tecnologias de geração de energia e gerenciamento térmico ecologicamente corretas usando materiais magnéticos.

    Espera-se que o uso de efeitos termoelétricos transversais em materiais magnéticos simplifique a estrutura dos dispositivos de conversão termoelétrica em comparação com os efeitos termoelétricos longitudinais, onde as correntes elétricas e térmicas são convertidas em direções paralelas. Esta simplificação pode levar a uma maior versatilidade e durabilidade dos dispositivos, bem como à redução de custos

    O foco principal do desenvolvimento de materiais magnéticos para conversão termoelétrica transversal tem sido a exploração de novas ligas baseadas em estrutura eletrônica, sem pesquisas sobre a microestrutura dos materiais.

    A equipe demonstrou agora que um simples tratamento térmico de três minutos de uma liga amorfa à base de ferro, sem alterar a composição média do material, melhora significativamente o desempenho do efeito Nernst anômalo – um dos efeitos termoelétricos transversais.

    O coeficiente anômalo de Nernst, obtido na temperatura ideal de tratamento térmico, apresentou o maior valor conhecido entre as ligas amorfas magnéticas, e a melhoria foi significativamente influenciada por precipitados de cobre de tamanho nanométrico dentro da liga. Este resultado sugere que não apenas a estrutura eletrônica e a composição do material, mas também o projeto e o controle da microestrutura são importantes para melhorar o coeficiente anômalo de Nernst.

    O material magnético desenvolvido pode ser facilmente produzido em massa e ampliado, além de ser flexível. Ao desenvolver ainda mais materiais magnéticos com coeficientes de Nernst anômalos ainda mais altos por meio do controle de microestrutura, a equipe pretende aplicar esta tecnologia a conversões de energia em dispositivos eletrônicos e a tecnologias de detecção térmica.

    Mais informações: Ravi Gautam et al, Criação de material spin-caloritrônico flexível com conversão termoelétrica transversal gigante por engenharia de nanoestrutura, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46475-6
    Informações do diário: Comunicações da Natureza

    Fornecido pelo Instituto Nacional de Ciência de Materiais



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