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Nano-engineering of high performance thermoelectrics

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Materiali termoelettrici nanodimensionati

Lo sviluppo di materiali termoelettrici nanodimensionati, con proprietà potenziate, aprirà la strada allo sviluppo di nuove applicazioni spaziali e terrestri.

Tecnologie industriali

I materiali termoelettrici sono semiconduttori che combinano proprietà di riscaldamento e raffreddamento. Questo li rende idonei alla generazione d'energia elettrica e per gli apparecchi di raffreddamento. A differenza di altri sistemi, non richiedono l'impiego di gas vettori per riscaldare o raffreddare, e questo ne amplia l'applicabilità. Sulle proprietà elettriche dei semiconduttori influisce pesantemente la temperatura, e ciascun materiale ha la sua propria gamma operativa effettiva. Una cifra termoelettrica di merito. ZT, è anche esclusiva a ciascun materiale, e una ZT più alta indica migliori prestazioni termodinamiche. I materiali semiconduttori più comunemente usati sono le leghe di bismuto e tellurio, o Bi-Te. È stato sviluppato un nuovo metodo d'alligazione chimica che permette di fare tali leghe a nanoscala. Da una soluzione contenente entrambi gli elementi, Bi e Te, viene precipitato un precursore del prodotto finale. Questo consiste in una soluzione solida di diversi composti intermedi ed è altamente reattivo. Per ottenere l'alligazione dei precursori, questi sono ulteriormente trattati a 350°C per produrre il materiale termoelettrico puro con l'eccellente resa del 95-98%. Questo processo è stato anche usato per lo sviluppo di skutteruditi nanocristalline di purezza superiore al 95%. Il metodo d'alligazione chimica sviluppato è più semplice del tradizionale processo di fusione. Le leghe possono essere migliorate per ottenere materiali nanocristallini con proprietà ZT e TE ottimizzate, ad un costo di fabbricazione inferiore a quello attuale. Si prevede che tutto questo darà luogo alla fabbricazione di apparecchiature termoelettriche per la generazione d'energia, raffreddamento e sensori da usare a terra e nello spazio. A tale scopo, i partner sono invitati a sviluppare la tecnologia a scala industriale e a creare prodotti finali basati sui materiali sviluppati.

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