La pression améliore la capacité des matériaux à transformer la chaleur en électricité et pourrait potentiellement être utilisée pour créer des générateurs propres, selon les nouveaux travaux d'une équipe comprenant Alexander Goncharov et Viktor Struzhkin de Carnegie publiés dans Matériaux naturels .

Les sources d'énergie alternatives sont essentielles pour lutter contre le changement climatique causé par les émissions de carbone. Les composés dotés de capacités thermoélectriques peuvent convertir l'énergie thermique innée, besoin physique de se propager d'un endroit chaud à un endroit froid en énergie, en récoltant de l'électricité à partir du différentiel de température. En théorie, les générateurs construits à partir de ces matériaux pourraient être utilisés pour récupérer de l'électricité à partir de la chaleur "gaspillée" dégagée par d'autres procédés, apportant une contribution majeure au budget énergétique de la nation.

Cependant, les ingénieurs ont été incapables d'améliorer les performances à température ambiante de tout matériau thermoélectrique en 60 ans, ce qui signifie que les appareils conçus pour tirer parti de cette capacité ne sont pratiques que pour certaines applications très spécifiques, y compris les gazoducs et les engins spatiaux éloignés.

"Notre mesure du rendement de la thermoélectricité à température ambiante n'a pas bougé depuis plus d'un demi-siècle, " a déclaré Gontcharov. " Les composés thermoélectriques ont démontré des performances améliorées à haute température, mais nous avons vraiment besoin qu'ils fonctionnent bien à température ambiante pour tirer le meilleur parti de leur potentiel d'énergie verte."

C'est précisément le genre de problème que la science des matériaux est apte à résoudre.

L'équipe de recherche, dirigée par Liu-Cheng Chen du Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research, a découvert qu'elle pouvait améliorer la capacité thermoélectrique du séléniure de plomb en appliquant une pression et en mélangeant des particules chargées de chrome.

En pressant le matériau dans la cellule de l'enclume en diamant - qui a agi comme une sorte de "pression chimique" - et en ajoutant le chrome, le séléniure de plomb a été incité à entreprendre un réarrangement structurel au niveau atomique, permettant la démonstration la plus efficace de génération thermoélectrique à température ambiante jamais enregistrée.

Moins de 30 ans, 000 fois la pression atmosphérique normale, le séléniure de plomb dopé au chrome a pu produire de l'électricité avec la même efficacité que les matériaux thermoélectriques les plus performants à 27 degrés Celsius (80 degrés Fahrenheit).

"Notre travail présente une nouvelle façon d'utiliser les techniques de compression pour améliorer les performances thermoélectriques, nous rapprocher des applications pratiques qui pourraient aider à lutter contre le changement climatique, " a conclu Xiao-Jia Chen du Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (anciennement de Carnegie).