تیغه‌های نانویی گرما را به انرژی تبدیل می‌کند

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه تگزاس در دالاس به کمک شرکت «تگزاس اینسترومنتز» فناوری‌ را ابداع کرده‌اند که با کمک آن می‌توانند از گرمای حاصل از وسایل الکترونیک انرژی تولید کنند.

گفتنی است که تگزاس اینسترومنتز، یک شرکت بزرگ آمریکایی است که در زمینه ادوات نیمه‌رسانا و فناوری کامپیوتر فعالیت می‌کند. این شرکت سومین شرکت بزرگ در زمینه تولید نیمه‌رسانا‌ها پس از اینتل و سامسونگ است و نیز بزرگ‌ترین تولید کننده قطعات نیمه‌رسانای آنالوگ و پردازنده‌های سیگنال دیجیتال یا DSP به شمار می‌آید.

نتایج این پروژه مشترک نشان می‌دهد که سیلیکون ماده بسیار مناسبی برای برداشت انرژی از گرمای حاصل از وسایل الکترونیک در حجم انبوه است.

مارک لی، پروفسور و مدیر دپارتمان فیزیک کالج علوم طبیعی و ریاضیات دانشگاه تگزاس در این مورد می‌گوید: نتایج این تحقیق می‌تواند راهگشای بسیار خوبی برای خنک کردن مدار‌ها در وسایل الکترونیک در آینده باشد و به غیر از این، روش جدیدی را برای تامین انرژی حسگر‌های اینترنت اشیا یا IoT فراهم کند.

وی می‌افزاید: حسگر‌ها هم‌اکنون همه جا یافت می‌شوند. ولی موضوع اینجاست که این حسگر‌ها نباید به طور مداوم به برق وصل باشند. به همین دلیل است که نیاز به برق بسیار کمی دارند. یک راه‌حل برای این کار، مولد ترموالکتریک یا ابزار‌هایی است که گرما را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. اما همیشه مشکل اصلی سد راه این مولد‌ها کارآیی و هزینه ساخت آن‌ها بوده است.

مارک لی در این مورد می‌گوید: مولد‌های ترموالکتریک بسیار گران قیمت هستند؛ هم از نظر قیمت خود ابزار و هم از نظر هزینه‌ای که بابت هر وات انرژی تولید می‌کنند.

 

وی می‌افزاید: بهترین مواد برای ساخت مولد‌های ترموالکتریک هم‌اکنون یا مواد کاملا سمی یا نسبتا سمی هستند و و به راحتی با فناوری پایه نیمه‌هادی سازگار نمی‌شوند.

این در حالی است که سیلیکون زمانی که به شکل کریستال است، یک ماده ترموالکتریک ضعیف به شمار می‌رود، اما تحقیقات نشان داده است که زمانی که به سیم‌های نانو تبدیل می‌شود، عملکرد بسیار بهتری از خود نشان می‌دهد. دانشمندان حدود یک دهه است که روی این ماده برای تولید مولد ترموالکتریک تحقیق می‌کنند، اما تلاش‌های آن‌ها تاکنون موفقیت‌آمیز نبوده است. یکی از موانع این است که نانوسیم‌ها آنقدر کوچک هستند که فرآیند ساخت تراشه جور درنمی‌آیند.

 

دانشمندان دانشگاه تگزاس و شرکت تگزاس اینسترومنتز برای غلبه بر این مشکل، تیغه‌های نانویی با ضخامت ۸۰ نانومتر درست کردند که بیش از هشت برابر این سیم‌ها ضخامت دارند و با قوانین ساخت تراشه سازگاری بیشتری از خود نشان می‌دهند.

این دانشمندان ادعا می‌کنند که فناوری پردازش سیلیکون در تگزاس اینسترومنتز امکان ساخت تعداد بسیاری مولد ترموالکتریک ارزان قیمت را به ما می‌دهد.