Une partie de la grande quantité d'énergie gaspillée que les machines et les appareils émettent sous forme de chaleur pourrait être récupérée à l'aide d'un nanomatériau peu coûteux développé à KAUST. Ce nanomatériau thermoélectrique pourrait capter la chaleur perdue par les appareils, allant des téléphones portables aux moteurs de véhicules, et la transformer directement en électricité utile.

Le nanomatériau est fabriqué à l'aide d'un processus de production à base de solution à basse température, ce qui le rend approprié pour le revêtement sur des plastiques flexibles pour une utilisation presque partout.

« Parmi les nombreuses sources d'énergie renouvelables, la chaleur résiduelle n'a pas été largement prise en compte, " dit Mohamad Nugraha, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Derya Baran. La chaleur résiduelle émise par les machines et les appareils pourrait être récupérée par des matériaux thermoélectriques. Ces substances ont une propriété qui signifie que lorsqu'un côté du matériau est chaud et l'autre froid, une charge électrique s'accumule le long du gradient de température.

Jusqu'à maintenant, les matériaux thermoélectriques ont été fabriqués en utilisant des procédés coûteux et énergivores. Barane, Nugraha et leurs collègues ont développé un nouveau matériau thermoélectrique fabriqué par revêtement par centrifugation d'une solution liquide de nanomatériaux appelés points quantiques.

L'équipe a appliqué une couche mince de points quantiques de sulfure de plomb sur une surface, puis a ajouté une solution de ligands de liaison courts qui réticulent les points quantiques entre eux pour améliorer les propriétés électroniques du matériau.

Après avoir répété le processus de revêtement par centrifugation couche par couche pour former un film de 200 nanomètres d'épaisseur, un recuit thermique doux a séché le film et terminé la fabrication. « La recherche thermoélectrique s'est focalisée sur les matériaux traités à très haute température, au-dessus de 400 degrés Celsius, ", dit Nugraha. Le matériau thermoélectrique à base de points quantiques n'est chauffé que jusqu'à 175 degrés Celsius. Cette température de traitement plus basse pourrait réduire les coûts de production et signifie que les dispositifs thermoélectriques pourraient être formés sur une large gamme de surfaces, y compris les plastiques souples bon marché.

Le matériau de l'équipe a montré des propriétés thermoélectriques prometteuses. Un paramètre important d'un bon thermoélectrique est le coefficient Seebeck, qui correspond à la tension générée lorsqu'un gradient de température est appliqué. "Nous avons trouvé certains facteurs clés conduisant à l'amélioration du coefficient Seebeck dans nos matériaux, " dit Nugraha.

L'équipe a également pu montrer qu'un effet appelé confinement quantique, qui altère les propriétés électroniques d'un matériau lorsqu'il est rétréci à l'échelle nanométrique, était important pour améliorer le coefficient de Seebeck. La découverte est un pas vers la pratique performante, basse température, générateurs thermoélectriques traités en solution, dit Nugraha.