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.
20.08.2018Tutka voi korvata stetoskoopin
17.08.2018Nanotransistoreita ja kubitteja
16.08.2018Kiinteitä ja nestemäisiä akkuja
15.08.2018Vauhtia laskentaan memristoreilla
14.08.2018Radioaallot huonetilan kattavaksi anturiksi
13.08.2018Elektroniikkaa kutomaan
10.08.2018Ohittavatko perovskiitit piin aurinkokennoissa
09.08.2018Optista logiikka ja reititystä
08.08.2018Eksitonit elektroniikan käyttöön
07.08.2018Lämmönhallintaa puolijohteella

Siirry arkistoon »