Tecnologia per raccogliere l’energia dei dispositivi e convertire il calore di scarto
Tanti transistor in uno spazio così piccolo dissipano troppo calore, impedendo il funzionamento dei chip. Ciò rende sempre più importante trovare modi per controllare il flusso di calore, in particolare attraverso materiali cristallini, come il silicio, che costituiscono il fondamento della maggior parte dei dispositivi. L’energia termica o vibrazionale da atomi oscillanti in un reticolo cristallino viene incorporata in fononi, la particella equivalente dell’onda meccanica creata. Il controllo dei fononi consente quindi il controllo del trasporto termico, ed è proprio quello che ha cercato di fare il progetto MERGING(si apre in una nuova finestra) (Membrane-based phononic engineering for energy harvesting), finanziato dall’UE. L’attenzione era rivolta ai materiali e alle tecnologie silicio-compatibili. I partner del progetto hanno sviluppato un modulo di generatore termoelettrico (thermoelectric generator, TEG) per convertire il calore di scarto in elettricità, compensando i requisiti di alimentazione della microelettronica sempre più alla ricerca di potenza, riducendo al minimo l’accumulo di calore. Il TEG include un circuito elettrico si misura per potenziare la generazione a basso voltaggio che è stato collaudato in laboratorio. I partner del progetto hanno predisposto e applicato tecniche avanzate per misurare le proprietà termiche nelle membrane e nei film sottili. Hanno eseguito un esame teorico esteso del trasporto termoelettrico. È stato introdotto un nuovo modello di rete neurale che riproduce le caratteristiche vibrazionali del germanio manganese nanostrutturati e sosterrà il lavoro di sviluppo. Il team di MERGING ha anche fabbricato membrane di silicio e germanio con cristalli fononici e dimostrato l’effetto di questi cristalli sulla dispersione dei fononi e le proprietà termiche delle membrane. I ricercatori hanno presentato i risultati in 90 conferenze, colloqui e presentazioni di poster internazionali. Inoltre, hanno pubblicato 19 articoli sottoposti a revisione paritaria. MERGING avrà un notevole impatto sull’energia racimolata e sul controllo dell’energia nell’ambito delle tecnologie dell’informazione e della comuinicazione. L’ottimizzazione della tecnologia in scala di laboratorio mediante sensori autonomi e integrati in futuro potrebbe migliorare la situazione per altri settori quali la sanità e l’ambiente. La possibilità di alimentare i dispositivi a basso consumo di energia, come ad esempio l’internet delle cose, si avvicina alla realizzazione.
