(PhysOrg.com) - Investigadores de Boston College, MIT, Clemson y Virginia han utilizado la nanotecnología para lograr un aumento del 60-90 por ciento en la figura termoeléctrica de mérito del medio Heusler tipo p, un compuesto semiconductor a granel común, el equipo informó en la revista American Chemical Society Nano letras .

El dramático aumento de la figura del mérito, utilizado para medir el rendimiento termoeléctrico relativo de un material, podría allanar el camino para una nueva generación de productos, desde sistemas de escape de automóviles y plantas de energía hasta tecnología de energía solar, que funcione de manera más limpia, según el coautor Yan Xiao, investigador del Departamento de Física del Boston College.

El equipo registró una mejora en la mitad de Heusler, que ha sido objeto de estudio por su estabilidad térmica, robustez mecánica, no toxicidad y bajo costo. Sin embargo, la aplicación de half-Heusler ha sido limitada debido a su pobre desempeño termoeléctrico:anteriormente registró una cifra máxima de mérito de aproximadamente 0.5 a 700 grados Celsius para lingotes a granel.

Xiao, trabajando con el profesor de Física de BC Zhifeng Ren y el profesor Soderberg de Ingeniería de Energía del MIT, Gang Chen, dijo que el equipo produjo un aumento en la cifra de valor de mérito del medio Heusler tipo p a 0,8 a 700 grados Celsius. Es más, Los métodos de preparación de material de los grupos demostraron ahorrar tiempo y dinero en comparación con los métodos convencionales.

"Este método es de bajo costo y se puede escalar para la producción en masa, ", Dijo Ren. Esto representa una oportunidad emocionante para mejorar el rendimiento de los materiales termoeléctricos de una manera rentable".

Los investigadores obtuvieron sus resultados formando primero lingotes aleados utilizando la técnica de fusión por arco y luego creando polvos a nanoescala moliendo los lingotes con bolas y obteniendo finalmente un volumen denso mediante prensado en caliente. Mediciones de propiedades de transporte junto con estudios de microestructura en las muestras nanoestructuradas, en comparación con los lingotes a granel, mostró que el rendimiento termoeléctrico mejora en gran medida debido a la baja conductividad térmica producida por una mayor dispersión de fonones en los límites de los granos y defectos en el material. También se encontró que el material tenía un alto coeficiente de Seebeck, una medida de energía termoeléctrica.

Los investigadores de los laboratorios de BC y MIT todavía están tratando de prevenir el crecimiento de granos durante la prensa, lo que explica la conductividad térmica aún grande de half-Heusler.

"Se puede esperar una conductividad térmica incluso más baja y un rendimiento termoeléctrico mejorado cuando los tamaños de grano promedio se reducen a menos de 100 nm, "dijo Ren, a quien se unieron en el equipo los investigadores del Boston College, Giri Joshi, Weishu Liu, Yucheng Lan y Hui Wang, Sangyeop Lee del MIT, El profesor Rogers de física de Virginia, Joe Poons y J.W. Terry M. Tritt, profesor de Física Simonson y Clemson.