La découverte de matériaux thermoélectriques ouvre la voie à de nouvelles formes d’énergie électrique dans le futur – Technoguide

Les thermoélectriques convertissent directement la chaleur en électricité et alimentent un large éventail d’articles – du rover Perseverance de la NASA explorant actuellement Mars aux glacières de voyage qui refroidissent les boissons.

Un physicien de l’Université Clemson s’est associé à des collaborateurs de Chine et du Danemark pour créer un nouveau composé thermoélectrique haute performance potentiellement révolutionnaire.

La structure atomique d’un matériau, c’est-à-dire la manière dont les atomes s’organisent dans l’espace et le temps, détermine ses propriétés. En règle générale, les solides sont cristallins ou amorphes. Dans les cristaux, les atomes sont dans un modèle ordonné et symétrique. Les matériaux amorphes ont des atomes répartis aléatoirement.

Le chercheur de Clemson Jian He et l’équipe internationale ont créé un nouveau composé hybride dans lequel les sous-réseaux cristallins et amorphes sont entrelacés dans une dualité cristal-amorphe unique en son genre.

“Notre matériau est une structure atomique hybride unique dont la moitié est cristalline et la moitié amorphe”, a déclaré He, professeur agrégé au Département de physique et d’astronomie du Collège des sciences. “Si vous avez une structure atomique unique ou particulière, vous vous attendez à voir des propriétés très inhabituelles parce que les propriétés suivent la structure.”

La revue de recherche énergétique de haut niveau Joule a publié ses résultats dans un article intitulé “Matériaux thermoélectriques avec dualité cristal-amorphicité induite par une grande discordance de taille atomique”, qui est apparu en ligne le 16 avril avant le numéro du 19 mai.

Les chercheurs ont créé leur matériau hybride en mélangeant intentionnellement des éléments du même groupe sur le tableau périodique mais avec des tailles atomiques différentes. Ici, ils ont utilisé les déséquilibres de taille atomique entre le soufre et le tellure et entre le cuivre et l’argent pour créer un nouveau composé (Cu1 − xAgx) 2 (Te1 − ySy) dans lequel les sous-réseaux cristallins et amorphes s’entremêlent en un unique. dualité cristal-amorphicité. Le nouveau composé a présenté d’excellentes performances thermoélectriques.

Bien que cette découverte n’ait pas d’impact direct sur l’application actuellement, elle est susceptible de conduire à de meilleures thermoélectriques à l’avenir.

«Le nouveau matériau fonctionne bien, mais plus important encore, c’est de savoir comment il atteint ce niveau de performance», a-t-il déclaré. “Traditionnellement, les matériaux thermoélectriques sont des cristaux. Notre matériau n’est pas du cristal pur, et nous montrons que nous pouvons atteindre le même niveau de performance avec un matériau avec une nouvelle structure atomique.”

Il a dit qu’il s’attend à ce que le nouveau matériel commence à affecter les applications dans 10 à 20 ans.

“Ils peuvent certainement faire quelque chose que les matériaux thermoélectriques actuels ne peuvent pas faire, mais pas maintenant”, a-t-il déclaré. “Cependant, l’avenir de cette recherche est prometteur.”

Outre He, la recherche a impliqué des scientifiques de l’Université Jiaotong de Shanghai, de l’Institut de céramique et de SUSTech de Shanghai en Chine et de l’Université d’Aarhus au Danemark.

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université Clemson. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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