29.04.2025 by Dr. Chiara Baldini
تحويل الحرارة المهدرة إلى طاقة باستخدام تقنية النانو - تعزيز أداء الكهرباء الحرارية
في علوم المواد المتقدمة، تُعد الهندسة الهيكلية الدقيقة على مقياس النانو مهمة جدًا لتحسين أداء مركبات السيراميك في مختلف التطبيقات، بما في ذلك الإلكترونيات والإدارة الحرارية وخاصة المواد الكهروحرارية. ويتمثل التحدي الأساسي في هذا المجال في إنشاء هياكل غير متماثلة محكومة تعمل على تحسين الخصائص الاتجاهية والكفاءة الوظيفية.
وتمثل دراسة تعاونية حديثة بعنوان "الهيكلة غير المتماثلة لمركب السيراميك عن طريق النسج الكهربائي المشترك لكوبالتايت الصوديوم وكوبالتايت الكالسيوم النانوي"، والتي نشرت في مجلة جمعية السيراميك الأمريكية، تقدمًا كبيرًا نحو التغلب على هذا التحدي. استخدم باحثون من معهد الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الكهربائية في جامعة لايبنتس هانوفر (ألمانيا) وقسم ولفسون للهندسة الكيميائية في معهد تخنيون إسرائيل للتكنولوجيا (حيفا، إسرائيل) طريقة تصنيع مبتكرة تسمى الغزل الكهربائي المشترك. وقد سمح هذا الاختلاف المتقدم في الغزل الكهربائي بالتحضير الدقيق لأشرطة نانوية مركبة تتكون من كوبالتيت الصوديوم (NaCo₂O₄O₄) وكوبالتيت الكالسيوم (Ca₃Co₄O₉). وقد وفر هذا النهج تحكمًا دقيقًا في البنية المجهرية للسيراميك وتركيبه، مما أدى إلى إنشاء مواد مصممة خصيصًا لتحسين الأداء الكهروحراري.
توصيف متقدم باستخدام NETZSCH DSC و LFA: مفتاح الأداء الكهروحراري
ساهم مختبرنا في NETZSCH للتحليل والاختبار بالتحليل الحراري المتخصص الضروري لهذا البحث. وعلى وجه التحديد، تم تحديد الموصلية الحرارية داخل وخارج المستوى (λ) بدقة استنادًا إلى الانتشار الحراري، الذي تم قياسه باستخدام جهاز NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash ، وقيم السعة الحرارية النوعية، التي تم الحصول عليها باستخدام NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® .
ساهمت هذه القياسات في إجراء تقييم شامل للسلوك الحراري للمركب.
أظهرت الدراسة أداءً كهربائيًا حراريًا محسنًا، حيث بلغ معامل القدرة 9.9 ميكروواط/سم² ك² وقيمة ZT 0.49 عند 1073 كلفن ، متجاوزًا القيم المبلغ عنها سابقًا للمواد المماثلة القائمة على الكوبالتايت. وقد ارتبطت هذه التحسينات بزيادة التوصيل الكهربائي التي أتاحتها خصائص حاملة الشحنة المحسّنة داخل المركب النانوي.
يجسد هذا البحث كيف أن التعاون الفعال بين المؤسسات الأكاديمية والمختبرات التحليلية المتخصصة يمكن أن يسرع من التقدم في تكنولوجيا المواد الخزفية.
شكر وتقدير
نعترف بامتنان بالمساهمات البحثية التعاونية من معهد الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الكهربائية في جامعة لايبنتس هانوفر (ألمانيا) وقسم ولفسون للهندسة الكيميائية وبرنامج نانسي وستيفان غراند تخنيون للطاقة (GTEP) في معهد تخنيون-إسرائيل للتكنولوجيا (حيفا، إسرائيل). نحن فخورون بدعم هذه الدراسة من خلال المساهمة بخبرتنا وأجهزتنا المتقدمة في مجال التحليل الحراري.
تعرف على المزيد حول NETZSCH DSC وأجهزة LFA للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية
