(PhysOrg.com) - Pesquisadores do Boston College, MIT, Clemson e Virginia usaram a nanotecnologia para alcançar um aumento de 60-90 por cento na figura termoelétrica de mérito do meio-Heusler tipo p, um composto semicondutor em massa comum, a equipe relatou no jornal American Chemical Society Nano Letras .
O aumento dramático na figura de mérito, usado para medir o desempenho termoelétrico relativo de um material, poderia abrir caminho para uma nova geração de produtos - de sistemas de exaustão de automóveis e usinas de energia à tecnologia de energia solar - que funcionam de forma mais limpa, de acordo com o co-autor Yan Xiao, pesquisador do Departamento de Física do Boston College.
A equipe registrou melhora no meio-Heusler, que está em estudo por sua estabilidade térmica, robustez mecânica, não tóxico e de baixo custo. Contudo, a aplicação de half-Heusler foi limitada por causa de seu fraco desempenho termoelétrico:anteriormente registrou um valor máximo de mérito de aproximadamente 0,5 a 700 graus Celsius para lingotes a granel.
Xiao, trabalhando com o professor de Física Zhifeng Ren da BC e o professor Soderberg de Engenharia de Energia Gang Chen do MIT, disse que a equipe produziu um aumento na figura do valor de mérito do meio-Heusler tipo p para 0,8 a 700 graus Celsius. Além disso, os métodos de preparação de materiais dos grupos mostraram economia de tempo e despesas em comparação com os métodos convencionais.
"Este método é de baixo custo e pode ser escalado para produção em massa, "Ren disse." Isso representa uma oportunidade empolgante para melhorar o desempenho de materiais termelétricos de uma maneira econômica. "
Os pesquisadores obtiveram seus resultados formando primeiro lingotes de liga usando a técnica de fusão a arco e, em seguida, criando pós em nanoescala moendo os lingotes e, finalmente, obtendo um volume denso por prensagem a quente. Medições de propriedades de transporte juntamente com estudos de microestrutura nas amostras nanoestruturadas, em comparação com os lingotes a granel, mostraram que o desempenho termoelétrico melhora em grande parte por causa da baixa condutividade térmica produzida pelo espalhamento de fônon aprimorado em contornos de grão e defeitos no material. O material também apresentou um alto coeficiente de Seebeck, uma medida de energia termoelétrica.
Pesquisadores nos laboratórios de BC e MIT ainda estão tentando evitar o crescimento de grãos durante a prensagem, que é responsável pela ainda grande condutividade térmica de meio-Heusler.
"Mesmo menor condutividade térmica e melhor desempenho termoelétrico podem ser esperados quando os tamanhos médios de grãos são menores que 100 nm, "disse Ren, que se juntou à equipe de pesquisadores do Boston College Giri Joshi, Weishu Liu, Yucheng Lan e Hui Wang, Sangyeop Lee do MIT, O professor Rogers de Física da Virgínia, Joe Poons e J.W. Simonson e Clemson Professor de Física Terry M. Tritt.
