Китайские и американские ученые нашли способ улучшить термоэлектрическую способность селенида свинца, используя давление и допируя материю заряженными частицами хрома. Статья об открытии опубликована в журнале Nature Materials.

Термоэлектрогенераторы могут преобразовывать разницу температур, возникающую в окружающей среде, в электрический ток. Теоретически такие генераторы можно было бы использовать для уменьшения энергетических потерь в процессах, связанных с выделением большого количества тепла. Но для их создания требуются специальные материалы, которые эффективно преобразуют разницу температур в электричество.

Одним из перспективных материалов для такого применения является селенид свинца. Однако, как и большинство термоэлектриков, он имеет очень низкий КПД — менее 10%. Но команда ученых из Центра перспективных исследований науки и техники (Китай), Массачусетского технологического института и Института Карнеги решила улучшить его и применила для этого два способа: легирование хромом и повышение давления.

Сжимая материал в ячейке алмазной наковальни, которая фактически и создавала давление на материал, и добавляя хром, структуру селенида свинца перестраивали на атомном уровне. Это позволило ученым поставить новый рекорд эффективности преобразования тепла в электроэнергию. При давлении в 30 тыс. атмосфер материал показал добротность преобразования энергии при комнатной температуре, равную 1,7. Для сравнения, применяемые сегодня термоэлектрики проявляют добротность, равную единице, лишь при 400 °C.

«Новый способ использования методов сжатия для улучшения термоэлектрических характеристик приближает нас к практическому (их — прим. Indicator.Ru) применению, что могло бы помочь в борьбе с изменением климата», — отметил сотрудник Центра перспективных исследований науки и техники Сяо-Цзя Чэнь.