Новости

2 ноября, 2022 12:17

В России создали контакты для многосекционного термоэлемента

Источник: РИА Новости
Повысить качество работы термоэлектрических устройств для нужд космонавтики, медицины и научных исследований удастся с помощью новых высокопрочных контактов, полученных учеными НИУ МИЭТ, уверены в вузе. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Electronic Materials.
Источник: РИА Новости / Александр Вильф

Суть термоэлектрического преобразования энергии заключаются в получении положительных и отрицательных температур из электричества и генерации электричества из температурной разности, рассказали в Национальном исследовательском университете «МИЭТ» (НИУ МИЭТ).

Работа термоэлектриков базируется на двух научных принципах — эффектах Пельтье и Зеебека. Первый заключается в том, что при пропускании электрического тока между двумя разнородными проводниками в месте их контакта, в зависимости от направления тока, будет выделяться либо тепло, либо холод.

Согласно формулировке второго эффекта, если контакт одного такого проводника нагреть, а другой охладить, то между ними появится электродвижущая сила, пояснили в НИУ МИЭТ.

Аппаратура на базе термоэлектрических принципов востребована в ряде основополагающих промышленных отраслей. К примеру, ее используют для поддержания низких температур в медицине и науке, для питания бортовых систем космических кораблей и энергообеспечения современных раций.

В этих и других сферах роль контактов одна из ключевых, так как от них зависит стабильность работы термоэлектрического преобразователя и его механическая прочность, уточнили ученые вуза.

«Прочность контакта на материале сильно влияет на механическую устойчивость устройств, контакты используются в качестве омических, барьерных и коммутационных слоев. Проблема заключалась в том, что для высококачественных термоэлектрогенераторов не было спаев достаточной толщины и с низким сопротивлением», — рассказал доцент Института перспективных материалов и технологий НИУ МИЭТ Максим Штерн.

По его словам, контакты нужной прочности были получены с помощью метода электрохимического осаждения. В своем большинстве контактные слои составляют порядка 300 нанометров толщиной. В то же время для предотвращения разрушения материала контакта в процессе использования его толщина должна быть больше 5 микрометров. Полученные образцы достигают 12 микрометров толщиной, имеют низкое сопротивление и могут обеспечивать работу термоэлектрических устройств при температуре до 600 Кельвинов (К).

«Наши результаты открыли путь к получению более высокотемпературных контактов с предварительно напиленными слоями из тугоплавких металлов. Также после получения высококачественных образцов одного из ключевых звеньев термоэлектрических систем можно работать над дальнейшим совершенствованием их характеристик в целом», — дополнил специалист.

Он обратил внимание, что создание высокопрочных контактов было одним из значимых шагов в разработке многосекционного термоэлектрического элемента. Согласно планам исследователей, он сможет функционировать в температурной области от 300 до 1200 К.

Подобный прибор может быть востребован во всех областях применения термоэлектриков, в том числе на крайнем Севере, резюмировал исследователь.

В НИУ МИЭТ работа по данному направлению ведется в рамках государственной программы Минобрнауки «Приоритет-2030» и гранта РНФ «20-19-00494».

24 января, 2023
Ученые Института катализа СО РАН создали универсальный метод синтеза теплопроводных катализаторов
Исследователи Института катализа СО РАН разработали универсальный метод синтеза высокоакти...
23 января, 2023
Машинное обучение помогло подобрать условия синтеза высокоэнтропийного карбида
Высокоэнтропийные карбиды — уникальные материалы на основе углерода и 4–6 переходных металлов IV и V...