أنتج فريق بحثي من جامعة "توهوكو" اليابانية، مادة كهروحرارية، يمكنها تحويل الحرارة المفقودة من الأجهزة إلى كهرباء، وذلك بإمكانيات بسيطة للغاية، ودون الحاجة إلى طاقة مرتفعة.
وتنتج الأجهزة الإلكترونية والمصانع والمركبات حرارة يُفقد جزء كبير منها دون الاستفادة منها، وهو ما دفع فرقا بحثية حول العالم إلى تطوير مواد كهروحرارية قادرة على تحويل فرق درجات الحرارة مباشرة إلى كهرباء.
لكن الاستفادة من هذه التقنية تواجه تحديات، من بينها أن بعض المواد عالية الأداء تتطلب عمليات تصنيع عند درجات حرارة مرتفعة، ما يحد من إمكانية دمجها مع الأجهزة والمكونات الحساسة للحرارة.
وفي محاولة لتجاوز هذا التحدي، اتجه الباحثون إلى مادة "نيتريد الكروم"، التي يمكن ترسيبها في صورة أغشية رقيقة عند درجة حرارة الغرفة. غير أن هذه الأغشية عانت من ضعف الأداء الكهروحراري بسبب وجود عيوب في تركيبها الذري، أبرزها فجوات النيتروجين، التي تؤثر في حركة حاملات الشحنة الكهربائية.
وهو التحدي الذي سعى فريق بحثي بجامعة توهوكو اليابانية إلى معالجته، من خلال إضافة كميات صغيرة من التيتانيوم إلى نيتريد الكروم، بما يساعد على تقليل هذه العيوب وتحسين انتقال الشحنات الكهربائية، محققا زيادة في عامل القدرة الكهروحراري بلغت 250 ضعفا مقارنة بالمادة النقية. ونشر الباحثون تفاصيل النتائج في دراسة بدورية "جورنال أوف ماتيريالز كيمستري إيه".
واختبر الباحثون ظروف تجهيز أغشية نيتريد الكروم المدعم بالتيتانيوم في درجة حرارة الغرفة باستخدام الترسيب بالرش التفاعلي، وهي عملية فيزيائية تعتمد على قذف ذرات من مواد المصدر، مع غاز تفاعلي مثل النيتروجين، لتكوين طبقة رقيقة على سطح آخر، وبهذه الطريقة استطاع الفريق التحكم في كمية التيتانيوم داخل الغشاء، مع إمكانية إجراء الترسيب عند درجة حرارة الغرفة.
التعليقات (0)