โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

การพัฒนาเทคโนโลยีนาโนเพื่อควบคุมความร้อนและไฟฟ้าพร้อม ๆ กัน

Anonim

การปรับปรุงวัสดุเทอร์โมอิเลคทรอนิคส์ซึ่งสามารถเปลี่ยนความร้อนที่สูญเปล่าไปเป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรงอาจนำไปสู่การแก้ปัญหาด้านพลังงานอย่างใดอย่างหนึ่ง เพื่อให้มีสมรรถนะสูงในวัสดุเทอร์โมอิเล็คทรอนิคส์จะต้องสามารถนำไฟฟ้าได้ง่ายในขณะที่ทำให้ความร้อนไหลผ่านได้ยาก คือการนำไฟฟ้าสูงและการนำความร้อนต่ำเป็นสิ่งจำเป็น อย่างไรก็ตามมันเป็นเรื่องยากมากเพราะความสัมพันธ์ทั้งสองมีความสัมพันธ์กัน ตอนนี้คาดว่าโครงสร้างนาโนจะมีการควบคุมทั้งสองวิธีได้ง่าย แต่วิธีการของโครงสร้างนาโนก็ยังไม่ชัดเจน

การโฆษณา


Yoshiaki Nakamura ศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยโอซาก้าได้เสนอโครงสร้างนาโนที่ไม่เหมือนใครและได้สร้างวิธีการในการพัฒนาวัสดุที่สามารถควบคุมทิศทางความร้อนและกระแสไฟฟ้าได้พร้อม ๆ กัน

กลุ่มวิจัยของเขาสร้างโครงสร้างนาโนที่มี nanodots ของเจอร์เมเนียมอัลตราซาเลม (Ge) nanodots เกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางการแผ่รังสีเหมือนกันในซิลิกอน (Si) ในโครงสร้างนี้การไหลของกระแสไฟฟ้าใน Si และการนำความร้อนได้รับการป้องกันโดย Ge nanodots ดังนั้นการนำไฟฟ้าสูงและการนำความร้อนต่ำได้รับรู้พร้อมกัน การทำให้รูปร่างและขนาดของปัจจัยควบคุม Ge nanodots ทำให้สามารถควบคุมการนำความร้อนได้ตามต้องการ การใช้เทคนิคนี้กลุ่มนี้ประสบความสำเร็จในการเพิ่มความต้านทานความร้อนระหว่าง Si / Ge โดยประมาณ 2 ถึง 3 เท่าของตัวเลขทั่วไปและได้รับความต้านทานความร้อนสูงที่สุดในโลก Si / Ge

ผลของการวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าโดยการแนะนำ ultrasmall Ge nanodots ที่ปลูกด้วย epitaxially เป็นวัสดุที่มีการนำไฟฟ้าสูงการนำความร้อนและไฟฟ้าสามารถควบคุมได้สำเร็จพร้อม ๆ กัน นอกจากนี้เนื่องจากผลลัพธ์เหล่านี้ไม่ได้ จำกัด อยู่ที่ศรีสามารถคาดการณ์ได้ว่างานวิจัยนี้จะใช้ในการพัฒนาวัสดุเทอร์โมอิเลคทรอนิคส์ซึ่งใช้วัสดุอื่นเช่นกันซึ่งเป็นที่ต้องการการใช้ความร้อนในโรงงานและรถยนต์มาก

ในสังคมข้อมูลปัจจุบันของเราความร้อนที่ปล่อยออกมาจาก LSI (วงจรรวมขนาดใหญ่) ในเครื่องพีซีและเซิร์ฟเวอร์ของเราโตขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาและการพัฒนาวัสดุเทอร์โมอิเลคทริก Si ที่ใช้งานร่วมกับ LSI เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ ใช้ความร้อนเสียนี้เป็นพลังงานเทอร์โม งานวิจัยนี้ได้แสดงให้เห็นถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพของการเปลี่ยนความร้อนที่เหลือทิ้งไปเป็นกระแสไฟฟ้าผ่านการนำโครงสร้างนาโนไปสู่ ​​Si ซึ่งเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในการใช้วัสดุเทอร์โมอิเล็กตริก Si สำหรับใช้ในการแปลงความร้อนจาก LSI

ผลการวิจัยฉบับนี้ถูกตีพิมพ์ใน รายงานทางวิทยาศาสตร์ เมื่อวันจันทร์ที่ 5 ตุลาคม พ.ศ. 2558

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุที่จัดโดย มหาวิทยาลัยโอซาก้า หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. Shuto Yamasaka, Yoshiaki Nakamura, Tomohiro Ueda, Shotaro Takeuchi, อากิระซาไก การควบคุมการขนส่ง Phonon โดย nanoarchitecture รวมทั้ง epodaxial ge nanodots สำหรับวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก Si รายงานทางวิทยาศาสตร์ ปี 2015; 5: 14490 DOI: 10.1038 / srep14490