تبدیل گرما به الکتریسیته باالیاف نانولوله‌ای

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، دانشمندان الیاف نانولوله‌ای بافته شده با قابلیت تبدیل گرما به انرژی را توسعه دادند. نانولوله‌های کربنی که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند، اگر به‌صورت الیاف کشیده شده و به پارچه دوخته شده باشند، یک مولد ترموالکتریک هستند که می‌تواند گرمای خورشید یا منابع دیگر را به انرژی تبدیل کند.

جونیچیرو کونو فیزیکدان آزمایشگاه دانشگاه رایس با همکاری تیمی از دانشمندان دانشگاه توکیو متروپولیتن (TMU) و مرکز کربن مستقر در دانشگاه رایس این فناوری را ارائه کردند.

در آزمایش‌های مقیاس کوچک، محققان پارچه نخی انعطاف‌پذیر ساخته شده از الیاف را برای تبدیل گرما به انرژی مورد استفاده قرار داده و انرژی مورد نیاز برای روشن‌کردن LED را از این فناوری به‌دست آوردند. بهبود‌های بیشتر این فناوری محققان را قادر می‌سازد تا اجزای سازنده‌ای برای الیاف و قطعات الکترونیکی مورد استفاده در منسوجات ساخته تا از این طریق انرژی الکتریکی تولید کنند. همین الیاف نانولوله‌ای می‌توانند به‌عنوان سینک‌های حرارتی برای خنک کردن دستگاه‌های حساس با کارایی بالا کاربرد داشته باشند.

نتایج این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

به نظر می‌رسد این فناوری بسیار ساده باشد، جایی که اگر یک طرف مواد ترموالکتریک نسبت به طرف دیگر گرمتر باشد، انرژی تولید می‌کند. گرما ممکن است از خورشید یا سایر وسایل وارد شود. از این فناوری می‌توان برای خنک کردن قسمت گرم لباس استفاده کرد.

تا پیش از این، مجموعه‌هایی از ماکروپلاستیک نانومواد نتوانسته بودند که «ضریب توان» حدود ۱۴ mW/mK ۲ را نشان دهند، رقمی که یک دستاورد بزرگ قلمداد می‌شود. این مقدار توسط الیاف نانولوله کربنی توسط محققان رایس به‌دست آمد.

ضریب توان به شما می‌گوید که چقدر مقدار دانسیته توان را می‌توانید از یک ماده براساس اختلاف درجه حرارت و گرادیان دما دریافت کنید.

به گفته ناتسومی کوماتسو، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه رایس، ضریب توان یک ماده معیاری برای پتانسیل آن برای تبدیل تفاوت‌های حرارتی به الکتریسیته است.

الیاف نانولوله کربنی بسیار مورد توجه دانشمندان بوده و در حوزه‌های مختلفی سودمند هستند. به جای نگرانی بابت انتشار دی‌اکسید کربن می‌توان کربن آن را استخراج کرد و از آن به‌عنوان مواد مفیدی که دارای مزایای زیست محیطی بیشتری در تولید و حمل و نقل الکتریکی است، استفاده کرد.

نانولوله‌ها ۳۰ سال است که وجود دارد و از نظر علمی تعداد زیادی از آن‌ها شناخته شده‌است. اما برای ساخت دستگاه‌های دنیای واقعی، ما به مجموعه‌های بلوری و مرتب شده نیاز داریم. این‌ها انواع نمونه‌های نانولوله‌ای هستند که محققان این پروژه روی آن کار می‌کنند.