تولید الکتریسیته از گرمای بدن با کمک نانولولهها

[mani24 29665]

یکی از کاربردهای بسیار زیاد مواد ترموالکتریک انعطافپذیر، ساخت ساعت مچی است که از اختلاف دمای بین بدن انسان و محیط پیرامون توان بگیرد. برای عملیتر کردن چنین کاربردهایی، محققان دانشگاه ویک فارست ماده ترموالکتریک پلیمر – نانولوله کربنی چندلایه انعطافپذیر جدیدی ساختهاند که در مقایسه با نمونههای مشابه قبلی توان خروجی بسیار بهتری دارد. این ماده جدید که این محققان آن را “نمد توان” نامیدهاند، میتواند بسیار ارزانتر از دیگر مواد ترموالکتریک باشد.

ین پارچه ترموالکتریک پلیمر – نانولوله کربنی انعطافپذیر و سبک حاوی صدها لایه متناوب از مواد رسانا

 

عایق است.

یکی از نکتههای کلیدی طراحی یک پارچه ترموالکتریک با عملکرد بالا، ایجاد اختلاف دمای بزرگ روی دو سطح مقابل آن است. از آنجایی که مواد ترموالکتریک پلیمر – نانولوله بسیار نازک هستند، اختلاف دمای عمود بر سطح این فیلم محدود است.

برای حل این مشکل، این محققان یک فیلم پلیمر – نانولوله چندلایه ساختند که امکان آرایش گرادیان دمای موازی با سطح فیلم را فراهم میکند. این فیلم حاوی بیش از صدها لایه متناوب از ماده رسانا (یک پلیمر حاوی نانولوله) و یک ماده عایق (پلیمر خالص) متصل بهم است. هر لایه ضخامتی بین ۲۵ تا ۴۰ میکرومتر دارد.

همانطور که این محققان توضیح میدهند، مقدار ولتاژ تولید شده (توان خروجی کل) معادل مجموع مقادیر از هر لایه است. بنابراین افزودن لایه به این پارچه معادل افزودن منابع ولتاژ بصورت سری است، و تعداد لایهها فقط بوسیله توانایی منبع گرمایی برای ایجاد تغییر مناسب دما در سرتاسر همه لایهها، محدود میشود. در اینجا منبع گرما به دمای ۳۹۰ درجه کلوین (۱۱۷ درجه سلسیوس) محدود میشود؛ دمایی که در آن این پلیمر تغییرشکل میدهد.

 

 

[TABLE=class: ncode_imageresizer_warning, width: 500]

[TR]

[TD=class: td1, width: 20][/TD]

[TD=class: td2]برای دیدن تصویر در اندازه اصلی بر روی این نوار کلیک کنید ! 979x388px[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

 

 

هنگامی که این پارچه در معرض اختلاف دما قرار میگیرد، الکترونها و حفرهها بواسطه اثر سیبک از طرف گرم به طرف سرد حرکت میکنند و اختلاف دما به ولتاژ تبدیل میشود

 

 

 

آزمایشها روی یک پارچه ۷۲ لایهای حداکثر توان تولیدی ۱۳۷ نانوواتی را در اختلاف دمای ۵۰ درجه کلوینی نشان دادند. اما این محققان پیشبینی میکنند که توان خروجی میتواند افزایش یابد؛ برای مثال، آنها محاسبه میکنند که یک پارچه ۳۰۰ لایهای هنگامی که در معرض اختلاف دمای ۱۰۰ درجه کلوینی قرار گیرد، توان خروجی تئوری بیش از ۵ میکرووات دارد.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهیمنتشر کردهاند.