Второй закон термодинамики чаще всего обсуждают в формулировке «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться». Вся энергия системы, в соответствии с этим принципом, рано или поздно перейдет в тепловую, и больше не будет ничего. А поскольку в повседневных обсуждениях люди чаще всего игнорируют тот факт, что система должна быть замкнутой, и ждут повышения энтропии от всех систем, любые сообщения о новых методах использования тепловой энергии пользуются неизменной популярностью.

Группа ученых из Украины и США (Институт физики полупроводников, Институт проблем материаловедения и Oak Ridge National Laboratory), разработавшая ферроэлектрические провода, представляет свое исследование как раз в контексте применения второго закона термодинамики на благо человечеству.

Авторы исследования разработали «пироэлектрический» метод для приведения в действие крошечных устройств с помощью тепловых отходов. Мизерные структуры, называемые ферроэлектрическими нанопроводами, способны быстро генерировать электрический ток в ответ на изменение температуры окружающей среды, собирая таким образом избыточное тепло температурных флуктуаций.

Пироэлектричество может сыграть ключевую роль в развитии бытовой электроники. Восстановление тепловой энергии в форме пироэлектрической энергии может повлечь за собой начало новой эры «крошечных электрических устройств». Пироэлектрические наногенераторы могут быть крайне полезны для решения определенных задач биологии, медицины, нанотехнологий и особенно в космических исследованиях, поскольку они отлично работают при низких температурах.

При исследовании пироэлектрических свойств ферроэлектрических нанопроводов ученые выявили зависимость пироэлектрического коэффициента от радиуса провода. Они обнаружили, что колебания значений пироэлектрического коэффициента возрастают с уменьшением радиуса проводника вплоть до достижения им критического значения, при котором реакция провода меняется на параэлектрическую. Такой «эффект размера» можно использовать для настройки температуры фазового перехода в ферроэлектрических наноструктурах, тем самым получая систему с настраиваемыми, изменяющимися в широких пределах характеристиками.

Ученые отмечают, что эти генераторы способны эффективно усваивать тепловую энергию при относительно низкой температуре окружающей среды.

Первоисточник: приложение к журналу «Российские нанотехнологии» – «В мире нано» № 6 2010 год.