29.04.2025 by Dr. Chiara Baldini
Förvandla spillvärme till energi med nanobandteknik - Förbättra prestanda för termoelektriska produkter
Inom avancerad materialvetenskap är exakt strukturteknik på nanonivå mycket viktigt för att optimera prestandan hos keramiska kompositer i olika applikationer, inklusive elektronik, termisk hantering och särskilt termoelektriska material. En grundläggande utmaning inom detta område är att skapa kontrollerade asymmetriska strukturer som optimerar riktningsegenskaper och funktionell effektivitet.
En nyligen genomförd samarbetsstudie, "Asymmetric structuring of ceramic composite via co-electrospun sodium cobaltite and calcium cobaltite nanoribbons", publicerad i Journal of the American Ceramic Society, utgör ett betydande framsteg mot att övervinna denna utmaning. Forskare från Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry vid Leibniz University Hannover (Tyskland) och Wolfson Department of Chemical Engineering vid Technion-Israel Institute of Technology (Haifa, Israel) använde en innovativ tillverkningsmetod som kallas co-elektrospinning. Denna avancerade variant av elektrospinning möjliggjorde en exakt framställning av kompositnanoribbor bestående av natriumkobaltit (NaCo₂O₄) och kalciumkobaltit (Ca₃Co₄O₉). Metoden gav noggrann kontroll över keramisk mikrostruktur och texturering, vilket skapade material som var specifikt anpassade för förbättrad termoelektrisk prestanda.
Avancerad karakterisering med NETZSCH DSC och LFA: nyckeln till termoelektrisk prestanda
Vårt laboratorium på NETZSCH Analyzing & Testing bidrog med specialiserad termisk analys som var avgörande för denna forskning. Speciellt värmeledningsförmågan i och utanför planet (λ) bestämdes noggrant baserat på värmediffusiviteten, uppmätt med NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash, och värdena för Specifik värmekapacitet (cp)Värmekapacitet är en materialspecifik fysikalisk storhet som bestäms av den värmemängd som tillförs provkroppen, dividerat med den resulterande temperaturökningen. Den specifika värmekapaciteten är relaterad till en massa-enhet av provkroppen.specifik värmekapacitet, erhållna med NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® .
Dessa mätningar bidrog till en omfattande utvärdering av kompositens termiska beteende.
Studien visade på förbättrad termoelektrisk prestanda, med en effektfaktor på 9,9 μW/cm²K² och ett ZT-värde på 0,49 vid 1073 K, vilket överträffar tidigare rapporterade värden för liknande koboltbaserade material. Dessa förbättringar var kopplade till ökad Elektrisk konduktivitet (SBA)Elektrisk ledningsförmåga är en fysikalisk egenskap som anger ett materials förmåga att tillåta transport av en elektrisk laddning.elektrisk ledningsförmåga som möjliggjordes genom optimerade egenskaper hos laddningsbärarna i den nanostrukturerade kompositen.
Denna forskning exemplifierar hur ett effektivt samarbete mellan akademiska institutioner och specialiserade analyslaboratorier kan påskynda utvecklingen inom keramisk materialteknik.
Tack och lov
Vi är tacksamma för de gemensamma forskningsbidragen från Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry vid Leibniz University Hannover (Tyskland) och Wolfson Department of Chemical Engineering och Nancy & Stephan Grand Technion Energy Program (GTEP) vid Technion-Israel Institute of Technology (Haifa, Israel). Vi är stolta över att ha stöttat denna studie genom att bidra med vår expertis och avancerade instrumentering inom området termisk analys.
Läs mer om NETZSCH DSC- och LFA-instrument för högtemperaturtillämpningar
