Когда мы слышим слово «холодильник», то представляем устройство для хранения продуктов. Но ученые создали девайс всего лишь в 100 нанометров толщиной. Он мгновенно охлаждает и в будущем может полностью перевернуть технологию производства обычных бытовых холодильников.
Рефрижератор, разработанный учеными из Калифорнийского университета, представляет собой не совсем обычный холодильник, а термоэлектрический охладитель толщиной всего 100 нанометров. Он сделан из двух разных полупроводников, расположенных между металлизированными пластинами. Во время нагревания одна сторона пластины становится горячей, тогда как вторая остается холодной. Эта разница температур может использоваться для выработки электроэнергии.
Космические корабли, такие как «Вояджер», использовали подобную технологию для выработки энергии в течение примерно четырех десятилетий с помощью термоэлектрических устройств, обернутых вокруг выделяющего тепло плутония. Исследователи полагают, что эти устройства могут использоваться здесь, на Земле, например, для улавливания тепла из выхлопной системы автомобиля для питания других его систем.
Процесс действительно работает: когда к устройству подается электрический ток, одна сторона становится горячей, а вторая — холодной, что позволяет устройству выступать в качестве кулера или холодильника. Разработчики уверены, что если технологию изучить и масштабировать, она сможет заменить систему сжатия пара в компрессорах обычных бытовых холодильников. А это полностью перевернет всю технологию их изготовления.
Для создания микрохолодильника использовали стандартные полупроводники — теллурид висмута и теллурид сурьмы-висмута, на которые приклеили обычный скотч. После скотч сняли и собрали с него образовавшиеся монокристаллические хлопья. Эти тонкие чешуйки и использовались для создания рефрижераторов всего в 100 нанометров толщиной и общим активным объемом около одного кубического микрометра, невидимого невооруженным глазом.
Темная область посередине — это место, где встречаются два полупроводника крошечного холодильника. Именно здесь создается термоэлектрический охлаждающий эффект. Изображение: UCLA/Regan Group
Одна из ключевых особенностей крошечного холодильника заключается в том, что он срабатывает практически мгновенно, то есть мгновенно охлаждает материалы. Благодаря небольшому размеру он в миллионы раз быстрее холодильника с объемом в 1 мм3.
Сейчас разработчики уверены, что такие термоэлектрические устройства произведут революцию в холодильной технике и производстве энергии, а низкоразмерные термоэлектрические материалы будут более эффективными, чем их объемные аналоги.
Поделиться
