Исследователи из Корейского института химических технологий (KRICT) разработали новый экологичный термоэлектрический материал на основе селенида серебра (Ag₂Se), который может напрямую преобразовывать тепло в электричество и наоборот. Технология работает при значительно более мягких температурных и давленческих условиях по сравнению с традиционными методами.
Термоэлектрические материалы привлекают значительное внимание как ключевые энергетические технологии для таких применений, как электронное охлаждение и утилизация отработанного тепла. Корейская исследовательская группа использовала селенид серебра – материал, состоящий из относительно распространенных элементов (серебро и селен), что предлагает более простую и экологически безопасную альтернативу.
Ученые синтезировали наночастицы Ag₂Se с помощью растворимого процесса и ввели избыток селена для создания богатой селеном композиции (Ag₂Se₁.₂). С помощью простого процесса термической обработки им удалось изготовить плотный объемный термоэлектрический материал.
Эта технология, как ожидается, будет применима в системах малой энергетики, преобразующих тепло в электричество в промышленных процессах, центрах обработки данных и солнечных тепловых системах. В долгосрочной перспективе она также обещает стать источником питания для носимых IoT-устройств и медицинских датчиков.
«Ключевое достижение – реализация высокопроизводительных термоэлектрических материалов без сложного легирования или процессов высоких температур и давления», – заявила исследовательская группа.
Основной механизм заключается в использовании относительно низкой температуры плавления селена. Во время отжига селен переходит в жидкую фазу и проникает в межчастичные пустоты между зернами Ag₂Se, способствуя росту зерен и уплотнению с помощью жидкой фазы. Этот процесс улучшает связность зерен, одновременно уменьшая пористость, что приводит к улучшенной электропроводности и подавленной решеточной теплопроводности.