Lämpösähkögeneraattori IoT-aikakaudelle

03.08.2018

Waseda-tehokas-lamposahko-generaattori-300.jpgKohti IoT-teknologiaan perustuvaa yhteiskuntaa mentäessä miniatyrisoituja lämpösähkögeneraattoreita kaivataan erityisesti kannettaviin kuluttajalaitteisiin.

Yhtenä lupaava lämpösähköisenä materiaalina on noussut esiin piin nanolangat. Niillä on suhteellisen alhaisen lämmönjohtavuus mutta hyvä sähkönjohtavuus.

Piipohjaiset lämpösähkögeneraattorit rakentuvat tavallisesti pitkistä, noin 10 - 100 nanometrin pituisista nanolangoista, jotka oli ripustettu onteloon katkaisemaan lämpövirran kulku ja varmistamaan lämpötilaero piin nanolankojen yli. Kuitenkin ontelorakenne heikentää laitteiden mekaanista kestävyyttä ja kasvattaa valmistuskustannuksia.

Ongelman ratkaisuksi ryhmä japanilaisia tutkijoita Wasedan, Osakan ja Shizuokan yliopistosta ovat onnistuneesti kehittäneet uudenlaisen rakenteen, joka osoitti kokeellisesti suurta 12 mikrowattia per neliösenttimetri tehotiheyttä. Se on tarpeeksi tuottamaan tehoa antureille tai ajoittaiselle langattomalle viestinnälle varsin pienellä vain 5 Celsius-asteen lämpötilaerolla.

"Koska generaattori käyttää samaa tekniikkaa kuin puolijohdepiirien valmistus, sen toteutuskustannukset saattavat leikkautua suurelta osin massatuotannon kautta", toteaa tutkimuksen johtava tutkija Waseda Universityn professori Takanobu Watanabe. "Se voi myös avata polun erilaisiin, itsenäisesti toimiviin IoT-laitteisiin, joissa käytetään ympäristön ja kehon lämpöä. Esimerkiksi voi olla mahdollista ladata älypuhelinta hölkkälenkillä."

Kehitetyssä lämpösähkögeneraattorissa ei ole ontelorakennetta ja piin nanolangatkin ovat lyhentyneet 0,25 nanometriin, koska simulaatiot osoittivat, että lämpösähköinen suorituskyky parani laitteen minimoinnilla. Professori Watanabe selittää, että uudesta rakenteesta huolimatta uusi termoelektrinen generaattori osoitti samaa tehotiheyttä kuin perinteiset laitteet. Yllättävää on, että lämpöresistanssi vaimeni ja tehotiheys moninkertaistui kymmenkertaiseksi ohentamalla generaattorin piisubstraatti tavanomaisista 750 nanometristä 50 nanometriin.
15.11.2018Etsausta 2D-materiaaleilla
14.11.2018Nanotason magnetismin näkymiä
13.11.2018Akkutekniikka monipuolistuu
12.11.2018Kvanttikompassi mahdollistaa navigoinnin ilman satelliitteja
09.11.2018Suunnan tunnistava valopikseli
08.11.2018Kvanttitietokoneiden kohinaa vähentäen
07.11.2018Kvanttivalolähteitä sirulle
06.11.2018Läpinäkyvä joustava materiaali silkistä ja nanoputkista
05.11.2018Vetyä ja sähköä samanaikaisesti
02.11.2018Integroidun kvanttipiirin toiminta mahdollista

Siirry arkistoon »