29.04.2025 by Dr. Chiara Baldini
Hulladékhőből energiát nyerhetünk nanoszalag-technológiával - a termoelektromosság teljesítményének növelése
A fejlett anyagtudományban a nanoszintű precíz szerkezeti tervezés nagyon fontos a kerámia kompozitok teljesítményének optimalizálásához különböző alkalmazásokban, beleértve az elektronikát, a hőkezelést és különösen a termoelektromos anyagokat. Ezen a területen alapvető kihívás az irányított aszimmetrikus szerkezetek létrehozása, amelyek optimalizálják az irányított tulajdonságokat és a funkcionális hatékonyságot.
A Journal of the American Ceramic Society című folyóiratban megjelent "Kerámia kompozit aszimmetrikus strukturálása nátrium-kobaltit és kalcium-kobaltit nanoszalagok segítségével" című közelmúltbeli közös tanulmány jelentős előrelépést jelent e kihívás leküzdése felé. A Leibniz Egyetem Hannoveri Fizikai Kémiai és Elektrokémiai Intézetének (Németország) és a Technion-Israeli Technológiai Intézet Wolfson Vegyészmérnöki Tanszékének (Haifa, Izrael) kutatói egy innovatív gyártási módszert, az úgynevezett koelektrospinninget alkalmazták. Az elektrospinning e fejlett változata lehetővé tette nátrium-kobaltitból (NaCo₂O₄) és kalcium-kobaltitból (Ca₃Co₄O₉) álló kompozit nanoszalagok precíz előállítását. A megközelítés pontos ellenőrzést biztosított a kerámia mikrostruktúrája és textúrája felett, így kifejezetten a jobb termoelektromos teljesítményre szabott anyagok jöttek létre.
Fejlett jellemzés a NETZSCH DSC és LFA segítségével: a termoelektromos teljesítmény kulcsa
A NETZSCH Analyzing & Testing laboratóriumunk hozzájárult a kutatáshoz nélkülözhetetlen speciális hőelemzéshez. Konkrétan a síkbeli és síkbeli hővezető képességet (λ) pontosan meghatároztuk a NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash készülékkel mért Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség és a NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® készülékkel kapott fajlagos hőkapacitás értékek alapján LFA 467 .
Ezek a mérések hozzájárultak a kompozit termikus viselkedésének átfogó értékeléséhez.
A vizsgálat fokozott termoelektromos teljesítményt mutatott ki, 9,9 μW/cm²K² teljesítménytényezővel és 0,49-es ZT-értékkel 1073 K-en, ami felülmúlja a hasonló kobaltitalapú anyagok korábban közölt értékeit. Ezek a javulások a megnövekedett elektromos vezetőképességhez kapcsolódtak, amelyet a nanoszerkezetű kompozitban lévő optimalizált töltéshordozó tulajdonságok tettek lehetővé.
Ez a kutatás jól példázza, hogy az egyetemi intézmények és a speciális analitikai laboratóriumok közötti hatékony együttműködés hogyan gyorsíthatja fel a kerámiaanyag-technológia fejlődését.
Köszönetnyilvánítás
Hálásan köszönjük a Leibniz University Hannover (Németország) Fizikai Kémiai és Elektrokémiai Intézetének, valamint a Wolfson Vegyészmérnöki Tanszéknek és a Technion-Israel Institute of Technology (Haifa, Izrael) Nancy & Stephan Grand Technion Energy Programjának (GTEP) közös kutatási hozzájárulását. Büszkék vagyunk arra, hogy a termikus analízis területén szerzett szakértelmünkkel és fejlett műszereinkkel támogattuk ezt a tanulmányt.
További információ a NETZSCH DSC és LFA műszerek magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz
