Une université de Californie, L'ingénieur d'Irvine a inventé une méthode pour analyser les nanofils à des températures approchant 800 degrés Fahrenheit dans les premières expériences, montrant le rôle précieux que les matériaux pourraient jouer dans la conversion de la chaleur excédentaire des machines et de l'électronique en électricité utilisable.

« Les constructeurs automobiles et les startups technologiques essaient d'utiliser et de commercialiser des applications de conversion de chaleur en électricité, mais ils ont d'abord besoin de blocs de construction très efficaces pour y arriver, " dit Jaeho Lee, Professeur assistant UCI en génie mécanique et aérospatial et auteur principal d'une étude dans le numéro actuel de Lettres nano . "Nos travaux vérifient ce que les ingénieurs attendent depuis longtemps :que certains matériaux auraient de bonnes propriétés thermoélectriques à l'échelle nanométrique, même à haute température."

Lui et ses collègues ont pu obtenir ce résultat grâce à la personnalisation intelligente d'une chambre à vide disponible dans le commerce et de l'équipement connexe. Juste à côté de l'étagère et réduit à une chaleur intense pour d'autres expériences, l'appareil ferait fondre les revêtements de fils et détruirait les adhésifs utilisés pour fusionner les puces de nanofils sur leurs supports.

L'équipe a atténué ces problèmes en utilisant des câbles et des vis résistant à la chaleur au lieu de colles pour maintenir les pièces en place. Ils ont également créé une plate-forme de montage d'échantillons unique qui minimise les pertes de chaleur et permet aux chercheurs de contrôler la température des nanofils avec une grande précision.

L'un des objectifs fondamentaux du domaine de recherche de Lee est de découpler la conductivité électrique et la température pour produire de l'énergie à partir de la chaleur résiduelle, et son travail à l'UCI démontre que les nanofils de silicium peuvent être les bons matériaux pour le travail.

Les conclusions de l'étude, menée lorsque Lee était chercheur postdoctoral au Lawrence Berkeley National Laboratory, ouvrent également la voie à d'autres expériences de chaleur extrême, selon le scientifique des matériaux de l'UCI Allon Hochbaum, qui n'a pas participé à la recherche.

"Les nouveaux travaux de Jaeho développent la capacité de mesurer la conductivité thermique de matériaux à l'échelle nanométrique à des températures plus élevées qu'auparavant, ", a-t-il déclaré. "Cela permet de caractériser des substances thermoélectriques prometteuses à haute température, tels que les nanofils de silicium, dans des conditions similaires à leur température de fonctionnement optimale."

Dans leur quête de recyclage de la chaleur perdue, les ingénieurs recherchent des éléments qui permettent la circulation fluide de l'électricité tout en résistant à la chaleur. En masse, le silicium est un bon transmetteur d'électricité et de chaleur. Mais les scientifiques ont longtemps été témoins d'une forte diminution de la conductivité thermique lorsqu'ils traitent du silicium aux échelles micro et nanométrique.

"La chaleur se disperse avec les limites de la surface, alors quand tu fais un nanofil, la conductivité thermique pourrait être aussi faible que deux ordres de grandeur inférieure à la conductivité thermique du matériau en vrac, " dit Lee.