29.04.2025 by Dr. Chiara Baldini
Nanoribbon Teknolojisi ile Atık Isıyı Enerjiye Dönüştürmek - Termoelektriklerin Performansını Artırmak
İleri malzeme biliminde, nano ölçekte hassas yapısal mühendislik, elektronik, termal yönetim ve özellikle termoelektrik malzemeler dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda seramik kompozitlerin performansını optimize etmek için çok önemlidir. Bu alandaki temel zorluklardan biri, yönsel özellikleri ve işlevsel verimliliği optimize eden kontrollü asimetrik yapılar oluşturmaktır.
Journal of the American Ceramic Society'de yayınlanan "Seramik kompozitin birlikte elektrospun sodyum kobaltit ve kalsiyum kobaltit nanoribbonlar aracılığıyla asimetrik yapılandırılması" başlıklı yeni bir ortak çalışma, bu zorluğun üstesinden gelmeye yönelik önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Leibniz Üniversitesi Hannover (Almanya) Fiziksel Kimya ve Elektrokimya Enstitüsü ve Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü (Hayfa, İsrail) Wolfson Kimya Mühendisliği Bölümü'nden araştırmacılar, birlikte elektrospinning adı verilen yenilikçi bir üretim yöntemi kullandılar. Elektrospinningin bu gelişmiş varyasyonu, sodyum kobaltit (NaCo₂O₄) ve kalsiyum kobaltitten (Ca₃Co₄O₉) oluşan kompozit nanoribonların hassas bir şekilde hazırlanmasına olanak sağladı. Bu yaklaşım, seramik mikro yapısı ve dokusu üzerinde hassas kontrol sağlayarak, gelişmiş termoelektrik performans için özel olarak uyarlanmış malzemeler yarattı.
NETZSCH DSC ve LFA ile Gelişmiş Karakterizasyon: Termoelektrik Performansın Anahtarı
NETZSCH Analyzing & Testing'deki laboratuvarımız bu araştırma için gerekli olan özel termal analize katkıda bulunmuştur. Özellikle düzlem içi ve düzlem dışı Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik (λ), NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash kullanılarak ölçülen Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite ve NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® ile elde edilen özgül ısı kapasitesi değerlerine dayanarak doğru bir şekilde belirlenmiştir.
Bu ölçümler, kompozitin termal davranışının kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesine katkıda bulunmuştur.
Çalışma, 9,9 μW/cm²K² güç faktörü ve 1073 K'de 0,49 ZT değeri ile benzer kobaltit bazlı malzemeler için daha önce bildirilen değerleri aşan gelişmiş termoelektrik performans göstermiştir. Bu gelişmeler, nanoyapılı kompozit içindeki optimize edilmiş yük taşıyıcı özelliklerinin sağladığı artan elektrik iletkenliği ile ilişkilendirilmiştir.
Bu araştırma, akademik kurumlar ve uzman analitik laboratuvarlar arasındaki etkili işbirliğinin seramik malzeme teknolojisindeki gelişmeleri nasıl hızlandırabileceğini örneklemektedir.
Teşekkür
Leibniz Üniversitesi Hannover (Almanya) Fiziksel Kimya ve Elektrokimya Enstitüsü ile Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü (Hayfa, İsrail) Wolfson Kimya Mühendisliği Bölümü ve Nancy & Stephan Grand Technion Enerji Programı'nın (GTEP) ortak araştırma katkılarına minnettarız. Termal analiz alanındaki uzmanlığımıza ve gelişmiş cihazlarımıza katkıda bulunarak bu çalışmayı desteklemekten gurur duyuyoruz.
NETZSCH Yüksek Sıcaklık Uygulamaları için DSC ve LFA Cihazları hakkında daha fazla bilgi edinin
