de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) in Südkorea haben eine Technologie entwickelt, die die Umwandlung von Wärme in Elektrizität deutlich verbessert, ohne auf seltene und teure Materialien angewiesen zu sein. Der Kern der Technologie liegt in der Verwendung hohler Silizium-Nanoröhren anstelle herkömmlicher massiver Silizium-Nanodrähte, wobei die hohle Struktur Wärme effektiver zurückhalten kann.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Wärmeleitfähigkeit der hohlen Silizium-Nanoröhren im Vergleich zur massiven Struktur um 70 % reduziert wurde. Bei gleicher Oberfläche betrug die Verringerung der Wärmeleitfähigkeit ebenfalls etwa 33 %.
Der Schlüssel zu dieser Leistungssteigerung liegt im Phononenlokalisierungseffekt. Phononen sind Quasiteilchen, die für die Wärmeübertragung in Festkörpern verantwortlich sind. In der hohlen Nanoröhrenstruktur wird ein Teil der Wärmeenergie im Inneren der Struktur „eingeschlossen", wodurch die Dissipationsgeschwindigkeit deutlich verlangsamt wird. Bisher ging man davon aus, dass dieser Effekt bei Raumtemperatur in einfachen Strukturen schwer zu erreichen sei, doch die Forscher konnten ihn durch ein relativ einfaches Design erfolgreich bei Raumtemperatur realisieren.
Der Hauptvorteil dieser Technologie liegt in der Verwendung von gewöhnlichem Silizium anstelle seltener Elemente wie Wismut und Tellur, die traditionell in thermoelektrischen Systemen eingesetzt werden, jedoch teuer und nur begrenzt verfügbar sind. Die Studienautoren sind der Ansicht, dass die Kompatibilität dieser Technologie mit bestehenden Chip-Herstellungsverfahren die Einführung solcher Lösungen beschleunigen und die Entwicklung von Geräten vorantreiben könnte, die „verschwendete" Wärme in nutzbare elektrische Energie umwandeln. Angesichts des steigenden Energieverbrauchs in Bereichen wie KI-Rechenzentren, Elektrofahrzeugen und der industriellen Produktion könnte diese Technologie einen hohen Anwendungsbedarf haben.
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