29.04.2025 by Dr. Chiara Baldini
Omdannelse af spildvarme til strøm med nanobåndsteknologi - forbedring af termoelektriske produkters ydeevne
Inden for avanceret materialevidenskab er præcis strukturteknik på nanoskalaen meget vigtig for at optimere ydeevnen af keramiske kompositter i forskellige anvendelser, herunder elektronik, varmestyring og især termoelektriske materialer. En grundlæggende udfordring på dette område er at skabe kontrollerede asymmetriske strukturer, der optimerer retningsbestemte egenskaber og funktionel effektivitet.
En nylig samarbejdsundersøgelse, "Asymmetrisk strukturering af keramisk komposit via co-elektrospundne natriumcobaltit- og calciumcobaltit-nanoriboner", offentliggjort i Journal of the American Ceramic Society, repræsenterer et betydeligt fremskridt i retning af at overvinde denne udfordring. Forskere fra Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry ved Leibniz University Hannover (Tyskland) og Wolfson Department of Chemical Engineering ved Technion-Israel Institute of Technology (Haifa, Israel) anvendte en innovativ fremstillingsmetode kaldet co-elektrospinning. Denne avancerede variant af elektrospinning gav mulighed for en præcis fremstilling af sammensatte nanobånd bestående af natriumkobaltit (NaCo₂O₄) og calciumkobaltit (Ca₃Co₄O₉). Metoden gav nøjagtig kontrol over den keramiske mikrostruktur og teksturering og skabte materialer, der var specifikt skræddersyet til forbedret termoelektrisk ydeevne.
Avanceret karakterisering med NETZSCH DSC og LFA: Nøglen til termoelektrisk ydeevne
Vores laboratorium på NETZSCH Analyzing & Testing bidrog med specialiseret termisk analyse, der var afgørende for denne forskning. Specifikt blev varmeledningsevnen i og uden for planet (λ) nøjagtigt bestemt ud fra den termiske diffusivitet, målt med NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash, og værdierne for den specifikke varmekapacitet, opnået med NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® .
Disse målinger bidrog til en omfattende evaluering af kompositmaterialets termiske opførsel.
Undersøgelsen viste forbedret termoelektrisk ydeevne med en effektfaktor på 9,9 μW/cm²K² og en ZT-værdi på 0,49 ved 1073 K, hvilket overgår tidligere rapporterede værdier for lignende koboltbaserede materialer. Disse forbedringer var forbundet med øget Elektrisk ledningsevne (SBA)Elektrisk ledningsevne er en fysisk egenskab, der angiver et materiales evne til at tillade transport af en elektrisk ladning.elektrisk ledningsevne, der blev muliggjort af optimerede egenskaber for ladningsbærere i den nanostrukturerede komposit.
Denne forskning eksemplificerer, hvordan effektivt samarbejde mellem akademiske institutioner og specialiserede analyselaboratorier kan fremskynde fremskridt inden for keramisk materialeteknologi.
Taknemmelighed
Vi takker for de fælles forskningsbidrag fra Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry ved Leibniz University Hannover (Tyskland) og Wolfson Department of Chemical Engineering og Nancy & Stephan Grand Technion Energy Program (GTEP) ved Technion-Israel Institute of Technology (Haifa, Israel). Vi er stolte af at have støttet denne undersøgelse ved at bidrage med vores ekspertise og avancerede instrumenter inden for termisk analyse.
Læs mere om NETZSCH DSC- og LFA-instrumenter til applikationer med høj temperatur
