Обычно попытки усовершенствовать термоэлектрические материалы зависят исключительно от их свойств, но в данном случае помогло изменение геометрии. Ученые из Южной Кореи и США успешно разработали новую геометрию термоэлектрических материалов, которая прежде ограничивалась прямоугольными параллелепипедами. Новый дизайн, реализованный при помощи передовых аддитивных технологий, существенно повышает производство энергии.
Термоэлектрическая технология преобразует тепло в электроэнергию. Например, тепло, которое возникает как побочный продукт фабрик, двигателей автомобилей, даже человеческих тел. До сих пор исследования в области термоэлектрогенераторов были сосредоточены на улучшении свойств термоэлектрических материалов. Однако, несмотря на успехи, их эффективность не достигла уровня экономической рентабельности.
Команда ученых из Пхоханского университета науки и технологии и Университета Джорджа Вашингтона продемонстрировала иной подход и доказала, что простое изменение формы и состава термоэлектрических материалов может максимизировать эффективность термоэлектрических генераторов. Смоделировав восемь разных геометрических структур, исследователи сравнили их производительность и подтвердили, что форма песочных часов превосходит все остальные во всех условиях генерации, сообщает Science Daily.
На основе экспериментов было установлено, что форма песочных часов приблизительно в 3,6 раза эффективнее, чем традиционные кубические термоэлектрические генераторы.
Приспособив процесс 3D-печати под создание сложной формы, ученые изготовили термоэлектрические материалы с особыми дефектами, которые сводят к минимуму теплопроводность материалов и повышают их термоэлектрическую эксплуатационную характеристику до 2.0. Это самое высокое значение для термоэлектрических материалов, созданных трехмерной печатью.
