29.04.2025 by Dr. Chiara Baldini
Превращение отработанного тепла в энергию с помощью технологии нановолокон - повышение эффективности термоэлектриков
В передовом материаловедении точная структурная инженерия на наноуровне очень важна для оптимизации характеристик керамических композитов в различных областях применения, включая электронику, терморегулирование и особенно термоэлектрические материалы. Фундаментальной проблемой в этой области является создание контролируемых асимметричных структур, которые оптимизируют направленные свойства и функциональную эффективность.
Недавнее совместное исследование "Асимметричное структурирование керамического композита посредством совместного электропрядения нанолент кобальтита натрия и кобальтита кальция", опубликованное в Journal of the American Ceramic Society, представляет собой значительный шаг вперед на пути к решению этой проблемы. Исследователи из Института физической химии и электрохимии при Лейбницком университете Ганновера (Германия) и факультета химического машиностроения имени Вольфсона при Технион-Израильском технологическом институте (Хайфа, Израиль) использовали инновационный метод производства, названный совместным электроспиннингом. Эта усовершенствованная разновидность электроспиннинга позволила точно подготовить композитные наноленты, состоящие из кобальтита натрия (NaCo₂O₄) и кобальтита кальция (Ca₃Co₄O₉). Этот подход обеспечивает точный контроль над микроструктурой и текстурой керамики, создавая материалы, специально разработанные для улучшения термоэлектрических характеристик.
Расширенная характеристика с помощью NETZSCH DSC и LFA: ключ к термоэлектрическим характеристикам
Наша лаборатория NETZSCH Analyzing & Testing предоставила специализированный тепловой анализ, необходимый для данного исследования. В частности, теплопроводность (λ) в плоскости и вне плоскости была точно определена на основе теплопроводности, измеренной с помощью прибора NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash, и значений удельной теплоемкости, полученных с помощью прибора NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® .
Эти измерения способствовали всесторонней оценке теплового поведения композита.
Исследование продемонстрировало улучшенные термоэлектрические характеристики: коэффициент мощности 9,9 мкВт/см²К² и значение ZT 0,49 при 1073 К, что превосходит ранее зарегистрированные значения для аналогичных материалов на основе кобальтита. Эти улучшения были связаны с увеличением электропроводности благодаря оптимизации свойств носителей заряда в наноструктурированном композите.
Это исследование демонстрирует, как эффективное сотрудничество между академическими институтами и специализированными аналитическими лабораториями может ускорить прогресс в технологии керамических материалов.
Благодарности
Мы с благодарностью отмечаем совместный вклад в исследование Института физической химии и электрохимии при Лейбницком университете Ганновера (Германия) и факультета химического машиностроения Вольфсона, а также Энергетической программы Нэнси и Стефана Гранд Технион (GTEP) при Технион-Израильском технологическом институте (Хайфа, Израиль). Мы гордимся тем, что поддержали это исследование, предоставив свой опыт и передовое оборудование в области термического анализа.
Подробнее о NETZSCH Приборы ДСК и LFA для высокотемпературных применений
