Термоэлектрические преобразователи широко используются для получения электричества из тепловой энергии нагретых частей машин. Особая кристаллическая структура соединения марганца и кремния делает их одними из самых перспективных материалов для генерации электроэнергии.
Толщина наноплёнок, полученных физиками ННГУ, не превышает 100 нанометров, а вес – миллионных долей грамма.
По словам учёных, такие плёнки могут быть встроены в обшивку космических кораблей, снижая вес и энергозатраты работающего в космосе оборудования. Также тонкоплёночные преобразователи могут использоваться и в быту: для зарядки гаджетов от тепла тела или в термоэлектрической одежде с функцией кондиционирования.
Плёнка со сложной кристаллической структурой образуется при соединении марганца и кремния в вакууме. Импульсно-лазерным осаждением сначала распыляется кремниевая, а затем марганцевая мишень. Проблему нестабильности термоэлектрических свойств материала мы решили с помощью электроимпульсного плазменного спекания порошковой смеси двух металлов. Это увеличило однородность структур и мишени, и пленки, которая получается при её распылении. В результате мы получили более стабильные образцы термоэлементов разной толщины, – рассказал ведущий научный сотрудник лаборатории спиновой и оптической электроники Научно-исследовательского физико-технического института (НИФТИ) ННГУ Михаил Дорохин.
Добавим, что разработка нижегородских учёных может работать в расширенном температурном интервале (30-800 градусов Цельсия) при сильном радиационном фоне и с меньшими энергопотерями, чем полупроводниковые аналоги. Разработка запатентована в мае 2022 года.
Учёные НИФТИ ННГУ планируют дальнейшее повышение эффективности генерации электричества, комбинируя плёнки со слоями других термоэлектрических наноматериалов.
Источник: Университет Лобачевского
