ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы О новейших поисковых исследованиях более эффективных термоэлектриков М.В. Ведерников) из "Термоэлектрическое охлаждение" Как известно, после начала активного развития методов термоэлектрического преобразования с помощью полупроводников в 70-80-х годах XX века повышение эффективности термоэлектрических материалов (термоэлектриков) существенно замедлилось. Это заключение верно по отношению как к открытию новых эффективных термоэлектриков, так и к повышению эффективности традиционных материалов. Для традиционных материалов, т. е. для всех используемых в реальном производстве, ситуация остается без изменения и сегодня. Что же касается принципиально новых предложений, они в 90-е годы появились. Однако их физическая суть достаточно сложна и для облегчения ее качественного понимания целесообразно изложить всю проблему термоэлектрической эффективности в виде общего очерка, с кратким изложением основ. [c.59] Под давлением этих обстоятельств в 90 е годы, наконец, было предложено несколько принципиально новых идей по повышению 2Т. Все они выдвинуты в США, где сформированы также несколько госуд ственных программ поддержки научных исследований термоэлектрических материалов. Приток финансирования привел к притоку новых сил, и сейчас термоэлектрические исследования по новым направлениям относятся к числу самых активных. Опираясь на вышеприведенное обсуждение, теперь можно изложить их суть. [c.64] Клатраты. Эти соединения имеют сложные кристаллические элементарные ячейки, образованные десятками и даже сотнями атомов. Большинство из них составляют атомы одного или двух элементов, образующих внутри ячейки полиэдры (многогранники) одного или нескольких видов таким образом, что между ними остаются обширные полости. В этих полостях помещаются атомы одного или двух типов, которых в формуле соединения меньшинство (рис, 6). В отличие от скуттерудитов, это не внедренные атомы, без них клатрат не существует, но связь их с атомами полиэдров тоже слабая, они участвуют в локальных тепловых колебаниях и резонансно рассеивают низкочастотные решеточные фононы, что приводит к понижению решеточной теплопроводности (рис. 7). Некоторые клатраты имеют удивительно низкую решеточную теплопроводность, приближающуюся к теплопроводности аморфных тел, будучи, в то же время, полупроводниками. Именно этим они привлекли внимание при поисках эффективных термоэлектриков (см. рис. 7). К сожалению, как отмечено в начале лекции, пока не известен метод кардинального воздействия на фактор мощности а а, поэтому при исследовании клатратов пока приходится просто отбирать те из них, у которых этот параметр относительно выше. По-видимому, на сегодняшний день 2Т лучших клатратов не превышает 0,5, но исследования (в США) продолжаются активно. [c.69] Кроме указанных выше направлений имеются ещё несколько, по которым ведется довольно активная работа, главным образом, в США и Японии. Они, однако, пока кажутся менее обещающими. Если же оценивать новейшие исследования в целом, следует сказать, что в научном аспекте они представляют чрезвычайный интерес, так как предложены принципиально иные пути достижения цели - создание значительно более эффективных материалов, чем используемые ныне. Тем не менее, состояние дел таково, что ожидать скорого практического результата (разработки реальных материалов) пока не приходится. Моя личная оценка такова, что в ближайшие 3 года замены какого-либо из основных материалов, используемых в настоящее время, не произойдет. [c.71] Вернуться к основной статье