Une équipe de recherche du NIMS et de l'Université de Nagoya a démontré qu'un alliage amorphe à base de fer, largement utilisé comme matériau magnétique doux dans les transformateurs et les moteurs, peut être transformé en un matériau de conversion thermoélectrique « transversale » qui convertit les courants électriques et thermiques dans des directions orthogonales. , avec seulement une courte période de traitement thermique. L'étude est publiée en ligne dans la revue Nature Communications
Il s'agit du premier exemple qui met en évidence l'importance de l'ingénierie de la microstructure dans le développement de matériaux de conversion thermoélectrique transversale et fournit de nouvelles lignes directrices de conception pour le développement de matériaux afin de réaliser des technologies de production d'énergie et de gestion thermique respectueuses de l'environnement à l'aide de matériaux magnétiques.
L'utilisation d'effets thermoélectriques transversaux dans les matériaux magnétiques devrait simplifier la structure des dispositifs de conversion thermoélectrique par rapport aux effets thermoélectriques longitudinaux, dans lesquels les courants électriques et thermiques sont convertis dans des directions parallèles. Cette simplification peut conduire à une polyvalence et une durabilité accrues des appareils, ainsi qu'à une réduction des coûts.
L'objectif principal du développement de matériaux magnétiques pour la conversion thermoélectrique transversale a été l'exploration de nouveaux alliages basés sur la structure électronique, sans recherche sur la microstructure des matériaux.
L'équipe a maintenant démontré qu'un simple traitement thermique de trois minutes d'un alliage amorphe à base de fer, sans modifier la composition moyenne du matériau, améliore considérablement les performances de l'effet Nernst anormal, l'un des effets thermoélectriques transversaux.
Le coefficient anormal de Nernst, obtenu à la température optimale de traitement thermique, a montré la valeur la plus élevée connue parmi les alliages amorphes magnétiques, et l'amélioration s'est avérée significativement influencée par les précipités de cuivre de taille nanométrique dans l'alliage. Ce résultat suggère que non seulement la structure électronique et la composition du matériau, mais également la conception et le contrôle de la microstructure sont importants pour améliorer le coefficient de Nernst anormal.
Le matériau magnétique développé peut être facilement produit en série et mis à l’échelle, et il est également flexible. En développant davantage de matériaux magnétiques avec des coefficients de Nernst anormaux encore plus élevés grâce au contrôle de la microstructure, l'équipe vise à appliquer cette technologie aux conversions d'énergie dans les appareils électroniques et aux technologies de détection thermique.
Plus d'informations : Ravi Gautam et al, Création d'un matériau caloritronique de spin flexible avec conversion thermoélectrique transversale géante par ingénierie des nanostructures, Nature Communications (2024). DOI :10.1038/s41467-024-46475-6
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Institut national pour la science des matériaux
