Et si vous pouviez facilement imprimer une fine couche de matériau - pour une utilisation n'importe où - qui vous permettrait de créer des récupérateurs d'énergie ou des refroidisseurs flexibles ? Ce sera peut-être bientôt une réalité.

La conversion thermoélectrique est une technologie de conversion d'énergie à l'état solide et respectueuse de l'environnement avec de larges applications qui incluent le refroidissement à l'état solide, récupération d'énergie et récupération de la chaleur perdue.

Les dispositifs thermoélectriques flexibles sont particulièrement intéressants pour la récupération de chaleur perdue le long des surfaces profilées et pour les applications de récupération d'énergie pour alimenter les capteurs, dispositifs biomédicaux et électronique portable – un domaine en croissance exponentielle. Cependant, obtenir à bas prix, matériaux thermoélectriques flexibles et efficaces est extrêmement difficile en raison de nombreux matériaux et défis de fabrication.

Dans les travaux dirigés par le professeur Yanliang Zhang à l'Université d'État de Boise, des films et dispositifs thermoélectriques flexibles à hautes performances et à faible coût ont été fabriqués par un procédé de sérigraphie innovant qui permet la conversion directe de nanocristaux en dispositifs thermoélectriques flexibles.

Le contrôle précis de la forme et de la chimie de surface des nanocristaux de départ et l'optimisation du procédé de nano-encre et de sérigraphie sont les facteurs clés donnant lieu à des performances sans précédent dans les matériaux thermoélectriques imprimés.

L'article sur ce travail, "Films thermoélectriques hautes performances et flexibles par sérigraphie par cristallisation de nanoplaques traitées en solution, " est publié sur le Rapports scientifiques site Internet. La collaboration avec la startup high-tech ThermoAura, en se concentrant sur la synthèse de nanocristaux, également contribué à la réussite de ce travail.

Sur la base de l'analyse initiale des coûts, les films sérigraphiés peuvent réaliser des dispositifs thermoélectriques à 2-3 centimes par watt, un ordre de grandeur inférieur aux appareils commerciaux de pointe actuels. Une telle réduction des coûts ferait de la thermoélectricité une technologie de conversion d'énergie très compétitive qui pourrait considérablement ouvrir les marchés largement sous-explorés de la récupération de la chaleur résiduelle.

Cette méthode d'impression additive profitera non seulement aux thermoélectriques, mais se traduisent également par une approche de fabrication perturbatrice pour d'autres appareils électroniques et des technologies de conversion ou de stockage d'énergie à coût et à flexibilité ultra-faibles.

La vision de Zhang de marier la fabrication additive et la technologie énergétique de pointe pour permettre des percées technologiques majeures a également été reconnue par un important organisme de financement fédéral. Il a récemment reçu un prix d'infrastructure du département américain de l'Énergie pour investir dans un équipement d'impression additive avancé et établir des capacités de fabrication additive de pointe à Boise State.

Cette nouvelle capacité permettra aux étudiants d'effectuer des recherches de pointe sur la fabrication additive et leurs applications sur les capteurs d'impression, électronique flexible et systèmes de conversion et de stockage d'énergie.