Исследователи из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, разработали новую, легко изготавливаемую технологию твердотельного термоэлектрического охлаждения с использованием наноматериалов, которая в два раза эффективнее устройств, изготовленных из имеющихся в продаже объемных термоэлектрических материалов.
Поскольку во всем мире растет спрос на более энергоэффективные, надежные и компактные решения для охлаждения, это достижение предлагает масштабируемую альтернативу традиционному компрессорному охлаждению.
В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, группа исследователей из APL и инженеров-холодильщиков из Samsung Electronics продемонстрировала повышение эффективности и производительности теплового насоса в холодильных системах за счет использования высокопроизводительных нанотехнологических термоэлектрических материалов, изобретенных в APL и известных как управляемые иерархически спроектированные сверхрешеточные структуры (CHESS).
Технология CHESS является результатом 10 лет исследований APL в области передовых нанотехнологических термоэлектрических материалов и разработки приложений.
Первоначально разработанный для приложений национальной безопасности, материал также использовался для неинвазивной охлаждающей терапии для протезирования и получил награду R&D 100 в 2023 году.
«Эта реальная демонстрация охлаждения с использованием новых термоэлектрических материалов демонстрирует возможности тонких пленок CHESS, созданных с помощью нанотехнологий », — сказал Рама Венкатасубраманян, главный исследователь совместного проекта и главный технолог по термоэлектричеству в APL.
«Это знаменует собой значительный скачок в технологии охлаждения и закладывает основу для воплощения достижений в области термоэлектрических материалов в практичные, крупномасштабные, энергоэффективные холодильные решения».
Новый эталон твердотельного охлаждения Стремление к более эффективным и компактным технологиям охлаждения обусловлено рядом факторов, включая рост населения, урбанизацию и растущую зависимость от передовой электроники и инфраструктуры данных.
Обычные системы охлаждения, хотя и эффективны, часто громоздки, энергоемки и зависят от химических хладагентов, которые могут быть вредны для окружающей среды.
Термоэлектрическое охлаждение широко рассматривается как потенциальное решение.
Этот метод охлаждения использует электроны для перемещения тепла через специализированные полупроводниковые материалы, устраняя необходимость в движущихся частях или вредных химикатах, что делает эти холодильники следующего поколения тихими, компактными, надежными и устойчивыми.
Объемные термоэлектрические материалы используются в небольших устройствах, таких как мини-холодильники, но их ограниченная эффективность, низкая тепловая мощность и несовместимость с масштабируемым производством полупроводниковых кристаллов исторически препятствовали их более широкому использованию в высокопроизводительных системах.
В ходе исследования ученые сравнили холодильные модули, в которых используются традиционные объемные термоэлектрические материалы, с модулями, в которых используются тонкопленочные материалы CHESS, в стандартизированных испытаниях на охлаждение, измеряя и сравнивая электрическую мощность, необходимую для достижения различных уровней охлаждения в одних и тех же системах испытаний коммерческих холодильников.
Группа специалистов по холодильному оборудованию из Samsung Electronics под руководством инженера-материаловеда Сонджина Юнга сотрудничала с APL для проверки результатов с помощью детального теплового моделирования, количественной оценки тепловых нагрузок и параметров теплового сопротивления, чтобы обеспечить точную оценку производительности в реальных условиях.
Результаты оказались поразительными: используя материалы CHESS, команда APL добилась почти 100%-ного повышения эффективности по сравнению с традиционными термоэлектрическими материалами при комнатной температуре (около 80 градусов по Фаренгейту, или 25°C).
Затем они преобразовали эти достижения на уровне материалов в почти 75%-ное повышение эффективности на уровне устройств в термоэлектрических модулях, созданных с использованием материалов CHESS, и 70%-ное повышение эффективности в полностью интегрированной системе охлаждения, что представляет собой значительное улучшение по сравнению с современными объемными термоэлектрическими устройствами.
Эти испытания проводились в условиях, которые включали значительную перекачку тепла для имитации практической работы.
Создано в масштабе Помимо повышения эффективности, тонкопленочная технология CHESS использует значительно меньше материала — всего 0,003 кубических сантиметра, или примерно размер песчинки, на холодильную установку.
Это сокращение материала означает, что термоэлектрические материалы APL могут производиться массово с использованием инструментов для производства полупроводниковых чипов, что повышает эффективность затрат и обеспечивает широкое внедрение на рынке.
«Эта тонкопленочная технология имеет потенциал для развития от питания небольших холодильных систем до поддержки крупных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях, подобно тому, как литий-ионные аккумуляторы были масштабированы для питания таких устройств, как мобильные телефоны, и таких больших, как электромобили», — сказал Венкатасубраманьян.
Кроме того, материалы CHESS были созданы с использованием хорошо зарекомендовавшего себя процесса, который обычно применяется для производства высокоэффективных солнечных элементов, используемых для питания спутников и коммерческих светодиодных фонарей.
«Для производства материалов CHESS мы использовали метод химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD), который хорошо известен своей масштабируемостью, экономической эффективностью и способностью поддерживать крупносерийное производство», — сказал Джон Пирс, старший инженер-исследователь, возглавляющий направление развития MOCVD в APL.
«MOCVD уже широко используется в коммерческих целях, что делает его идеальным для масштабирования производства тонкопленочных термоэлектрических материалов CHESS».
Эти материалы и устройства продолжают демонстрировать перспективность для широкого спектра приложений по сбору энергии и электроники в дополнение к последним достижениям в области охлаждения.
APL планирует продолжить сотрудничество с организациями для усовершенствования термоэлектрических материалов CHESS с акцентом на повышение эффективности до уровня традиционных механических систем.
Будущие усилия включают демонстрацию более масштабных холодильных систем, включая морозильники, и интеграцию методов на основе искусственного интеллекта для оптимизации энергоэффективности при раздельном или распределенном охлаждении в холодильном и климатическом оборудовании.
«Помимо охлаждения, материалы CHESS также способны преобразовывать разницу температур, например, тепло тела, в полезную энергию», — сказал Джефф Маранчи, менеджер исследовательской программы в исследовательском и опытно-конструкторском отделе APL.
«Помимо совершенствования тактильных систем, протезирования и человеко-машинных интерфейсов нового поколения, это открывает двери для масштабируемых технологий сбора энергии для приложений от компьютеров до космических аппаратов — возможностей, которые были невозможны с использованием старых громоздких термоэлектрических устройств».
«Успех этого совместного проекта демонстрирует, что высокоэффективное твердотельное охлаждение не только научно обосновано, но и может быть произведено в больших масштабах», — заявила Сьюзан Эрлих, менеджер по коммерциализации технологии APL.
«Мы с нетерпением ждем продолжения исследований и возможностей передачи технологий компаниям, поскольку мы работаем над воплощением этих инноваций в практические, реальные приложения».
Рубрика: Гаджеты и Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.
Большесолдатские кооператоры продолжают работать с риском для жизни в курском приграничье Сотрудники ПО «Большесолдатское» отлично знают, что значит работать в условиях вторжения ВСУ в курское приграничье. С августа в потребите...
Видеоигра Fortnite возвращается в магазин приложений iPhone в США Популярная видеоигра Fortnite вернулась в магазин приложений для iPhone в США, положив конец длительному изгнанию, вызванному юридическим разбиратель...
Google добавляет рекламу в поиск ИИ в битве ChatGPT Google заявила, что начинает встраивать рекламу в свой новый режим искусственного интеллекта для онлайн-поиска. Это стратегический шаг, призванный пр...
Нанотехнологии в области термоэлектричества обеспечивают масштабируемое охлаждение без использования компрессора Исследователи из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, разработали новую, легко изготавливаемую т...
Обучение роботов теории разума может улучшить сотрудничество Природа полна животных, которые сотрудничают в больших количествах. Пчелы отмечают лучшие места для кормления и сообщают другим, где они находятся. М...
Настя Ивлеева вновь высмеяла конфликт с Филиппом Киркоровым и свою "отмену" Настя Ивлеева, которая вчера анонсировала запуск собственного медиа, высмеяла конфликт с Филиппом Киркоровым, а также пошутила над своей "отменой" по...
"Я русский, и я скорее умру, чем стану чьим-то активом". Павел Дуров ответил на обвинения в сотрудничестве с госструктурами Павел Дуров ответил на обвинения касательно его зависимости от каких-либо государственных органов. В рамках видеовыступления на "Форуме свободы" в Ос...
В Брянске начался третий трудовой семестр студотрядов области На Славянской площади в Советском районе областного центра сегодня, 27 мая, дан старт третьему трудовому семестру студотрядов региона. Участниками ме...
Отличный повод бросить курить! Курение — это не просто вредная привычка, это глобальная эпидемия, уносящая ежегодно до 8 миллионов жизней. Миллион из них — жертвы пассивного курени...
Любовь, интриги, Босфор: секреты успеха турецких фильмов и сериалов Первый турецкий фильм, снятый в 1914 году, стал началом большой истории турецкого кино. Его расцвет наступил в 1950-х, когда киностудии выпускали до ...
Почему мы так любим индийское кино? Индийское кино — это удивительный мир, в котором переплетаются традиции и современность, драма и комедия, музыка и танец. С момента своего появления ...
Кроссовер Omoda C7 официально дебютировал. Раскрыты цены «Дочка» Chery расширяет российскую линейку вседорожников: к C5, занявшему по итогам прошлого года шестую строчку в рейтинге популярнейших SUV, присое...
Посмотрите на автомобили российского клуба GRAC Когда любители Porsche видят 911 R, они протирают глаза. Вот так встреча! Скромная внешность купе маскирует его происхождение: 911 R построен на базе...
Google добавляет рекламу в поиск ИИ в битве ChatGPT Google заявила, что начинает встраивать рекламу в свой новый режим искусственного интеллекта для онлайн-поиска. Это стратегический шаг, призванный пр...
Где применяется струя бобра? Струя бобра – это уникальное натуральное средство, которое добывается из желез бобров. Используется в различных областях, включая медицину, парфюмери...
Карпин почти в «Динамо», МОК не допускает хоккеистов РФ на Олимпиаду, Медведев выбыл в 1-м круге «Ролан Гаррос» и другие новости 1. Валерий Карпин и «Динамо» устно договорились о контракте на 2,5 млн евро в год. «Динамо» объявит о назначении после матчей с Нигерией и Беларусью,...
Семшов об отказе «Черноморцу» в лицензии: «Если город маленький, зачем строить арену на 10 тысяч? До ЧМ стадион не был новый у Калининграда, Екатеринбурга и Сочи» «У меня большое разочарование от решения по «Черноморцу». Команда вышла по спортивному принципу, но из-за проблем со стадионом лицензию не дали. Да, ...
Крипторынок откладывает ралли Влияние на рынок:2Картина рынкаКапитализация рынка выросла на 0.5% за последние 24 часа до $3.44 трлн., но это ниже внутридневных пиков вторника у $3...
Биткоин воспользовался временной слабостью доллара Влияние на рынок:2Фискальные проблемы и тарифная неразбериха подрывают доверие к доллару США. Воспользоваться потерей интереса к «американцу&ra...
«Блочные войны» в Колхозном переулке Смоленска: кто прав в «восстании» автовладельцев Бетонные блоки перегораживают проезд в Колхозном переулке в районе домов №№19 и 19а. Smolnarod попытался разобраться в истории соседских «войн&#...
Свидетели по делу экс-главы Гагаринского района Романа Журавлева меняют показания Сразу два ключевых свидетеля, которые на этапе следствия изобличали бывшего главу района, на судебном заседании «забыли» о том, как он оказывал на ни...
mindmoney отзывы: Реальные истории успеха и трудностей в MindMoney MindMoney — международный брокер нового поколения MindMoney — это современный брокер, предлагающий своим клиентам доступ к широкому спектру финансовы...
Нежная творожная запеканка в духовке: классика и вариации Творожная запеканка — это не только вкус детства, но и универсальное блюдо, которое легко адаптировать под разные вкусы и предпочтения. В духовке она...
VR может помочь в обучении сотрудников работе с роботами Работа с роботами становится все более распространенной в отрасли переработки, помогая автоматизировать задачи и упрощая сложную работу. Но обучение ...
Знакомство с Street Fighter 6 на Nintendo Switch 2 Capcom не имеет большого присутствия на запуске Nintendo Switch 2, но предлагает две звездные игры, выпущенные на других платформах. Одна игра — «Kun...
"Я была в параллельном мире". МакSим рассказала, что чувствовала в коме Певица МакSим, которая в 2021 году несколько месяцев провела в коме, рассказала о своём опыте."Не буду вдаваться в детали, это долгая история, не пох...
"Говорил, что я страшная и моё место в дурдоме". Вера Полозкова* обвинила бывшего мужа в многолетнем абьюзе Поэтесса Вера Полозкова* рассказала, что много лет была жертвой абьюза со стороны бывшего мужа — бас-гитариста её группы Александра Бганцева. По её п...
Ролан Гаррос. Дрэйпер играет с Монфисом, Рублев, Синнер, Зверев, Джокович, Фонсека вышли в 3-й круг, де Минаур выбыл Янник Синнер прошел Ришара Гаске, Новак Джокович – Корентена Муте. Сетка здесь. «Ролан Гаррос» Париж, Франция 25 мая – 8 июня 2025 Турнир «Большого ш...
«Блочные войны» в Колхозном переулке Смоленска: кто прав в «восстании» автовладельцев Бетонные блоки перегораживают проезд в Колхозном переулке в районе домов №№19 и 19а. Smolnarod попытался разобраться в истории соседских «войн&#...
Свидетели по делу экс-главы Гагаринского района Романа Журавлева меняют показания Сразу два ключевых свидетеля, которые на этапе следствия изобличали бывшего главу района, на судебном заседании «забыли» о том, как он оказывал на ни...
Огонь, металл и магистральные трубы Ручная дуговая, плазменная, газовая – электрогазосварщикам предприятия «Транснефть – Дружба» подвластны самые разные технологии работ. Прочность соед...
В Брянске запустили единственное в России серийное производство асфальтоукладчиков В Брянской области началось серийное производство колёсных и гусеничных асфальтоукладчиков. Производить машины будут из отечественного сырья и компле...
Где купить цифровую видеокамеру в Москве? Все цифровые камеры создают цифровые изображения, которые можно сохранить при необходимости на компьютере. Они выполняют быструю съемку и передачу из...
Расход воды в системах очистки: особенности работы мембранной фильтрации Современные технологии водоподготовки позволяют получать питьевую воду превосходного качества. Наиболее эффективным методом считается обратный осмос,...
Фондовый рынок, Daily history за 28 мая 2025 г. Индекс Изменение, пункты Цена закрытия Изменение, % NIKKEI 225 -1.71 37722.4 -0 Hang Seng -123.68 23258.31 -0.53 KOSPI 32.93 2670.15 1.25 ASX 200 -10...
Валютный рынок, Daily history за 28 мая 2025 г. Валютная пара Цена закрытия Изменение, % AUDUSD 0.64223 -0.36 EURJPY 163.487 0 EURUSD 1.12934 -0.35 GBPJPY 194.957 0.04 GBPUSD 1.34683 -0.3 NZDUSD 0....
Новый ресурс для любителей спортивных соревнований Любителям активного образа жизни стал доступен новый информационный портал - Сравни спортивные новости. Платформа предлагает актуальные сводки, анали...
Где смотреть матчи НБА, КХЛ и других видов спорта? Сегодня болельщики имеют доступ к спортивным трансляциям с любой точки мира, что связано с постоянным развитием цифровых технологий. Чтобы не пропуст...
Чистка зубов ультразвуком. За и против Терапевтическая стоматология рекомендует чистить зубы ультразвуком, так как он помогает эффективно удалить с них налет и камень. Ультразвуковая чистк...
Где купить пульсоксиметры? Пульсоксиметр — это небольшой диагностический прибор, который измеряет уровень кислорода в крови и частоту пульса. Он помогает быстро оценить насыщен...
«Словно под гипнозом»: Сергей Пенкин раскрыл свой секрет на миллион «Словно под гипнозом»: Сергей Пенкин раскрыл свой секрет на миллион Многие с особым трепетом ждали телепрограммы Валерии Кудрявцевой «Секрет на милли...
За машину на дачном участке будет штраф от 3000 до 5000 рублей: с 5 июня ввели новые правила За машину на дачном участке будет штраф от 3000 до 5000 рублей: с 5 июня ввели новые правилаЗа неправильную парковку или мойку автомобиля на дачном у...
Изыскания для строительства: основа успешного проектирования и безопасного строительства Процесс строительства является многогранным и сложным, включающим множество этапов, начиная от проектирования и заканчивая сдачей объекта в эксплуата...
Где применяется струя бобра? Струя бобра – это уникальное натуральное средство, которое добывается из желез бобров. Используется в различных областях, включая медицину, парфюмери...
Политический деятель и меценат Игорь Пушкарев Игорь Пушкарев – это имя, которое знакомо каждому, кто следит за политической и деловой жизнью России. Этот выдающийся политик, предприниматель, канд...
Председатель ВЭБ.рф Игорь Шувалов Функционал ВЭБ.РФ регламентируется федеральным законом «О государственной корпорации развития ВЭБ.РФ» и подчинён задаче поддержки экономического разв...
Открыт предзаказ на ювелирный iPhone 17 В рамках коллекции был представлен кастомный смартфон, украшенный золотым профилем Владимира Владимировича Путина, а также модели, посвященные Петру ...
Nintendo стремится повторить успех Switch с новой консолью Nintendo надеется повторить ошеломительный успех Switch, когда ее новая консоль более высокого уровня поступит в продажу в четверг. Ожидается, что пе...
Где купить цифровую видеокамеру в Москве? Все цифровые камеры создают цифровые изображения, которые можно сохранить при необходимости на компьютере. Они выполняют быструю съемку и передачу из...
Расход воды в системах очистки: особенности работы мембранной фильтрации Современные технологии водоподготовки позволяют получать питьевую воду превосходного качества. Наиболее эффективным методом считается обратный осмос,...
Тедеев о детском футболе: «Нам презентуют западные программы – мы перестали уважать себя, похоронили наработки Лобановского, Бескова. В Европе делают то, что мы делали в советских дворах» – Мне жаль, что даже в условиях изоляции российского футбола мы не уделяем особое внимание детскому футболу. И в плане финансов, и в плане единой мет...
Тедеев о Дзюбе: «Моя цель – уважая его, направить его амбиции в нужное русло, не выпячивая свои. Он популярнее меня, он звезда, добился всего сам» 36-летний форвард перешел в клуб из Тольятти в сентябре 2024 года и в 22 матчах минувшего сезона РПЛ забил 9 голов. – Как Дзюба оказался в «Акроне»? ...
Клан Бондара и разбитый Ferrari в Монако В распоряжении ВЧК-ОГПУ оказалось крайне интересное фото. На нем изображены справа налево: Бондар Игорь Анатольевич ( сын председателя 2 кассационног...
Покупатели бутика Cartier рискуют столкнуться с подделками А причем тут ФСБ? Мы продолжаем рассказ о том, как российские покупатели элитных украшений под эгидой мирового бутика Cartier рискуют столкнуться с п...
Центры обработки данных увеличили расходы на 9,4 млрд долларов в крупнейшей сети США Растущие потребности центров обработки данных в энергии обуславливают напряженность в условиях спроса и предложения. Быстрое развитие центров обработ...
Открыт предзаказ на ювелирный iPhone 17 В рамках коллекции был представлен кастомный смартфон, украшенный золотым профилем Владимира Владимировича Путина, а также модели, посвященные Петру ...
Фонд Юрия Лужкова поможет воплотить научные идеи победителей «АртПрома» 21 мая в Самаре стартовал международный фестиваль креативных технологий «АртПром», организованный Фондом всестороннего развития детей и молодежи «От ...
Фонд Юрия Лужкова поддержит грантом молодых инженеров и изобретателей на фестивале «АртПром» Фонд Юрия Лужкова примет участие в международном фестивале креативных технологий «АртПром» и предоставит премию в размере 300 тысяч рублей для поддер...
Топ 5 - Лучшие проекторы с аккумуляторами За яркость проекторов с аккумуляторами приходится переплачивать в 3-6 раз больше по сравнению с обычными моделями, поэтому приобретать такой проектор...
ТОП 5 - Лучшие LED/LASER проекторы для домашних кинотеатров LED/LASER проекторы пока так и не приблизились по ценам к ламповым моделям, а их уже вытесняют большие телевизоры, которые стремительно дешевеют Наст...
Как проявляются болезни кожи: симптомы и лечение? Кожные заболевания являются одной из самых распространенных медицинских проблем, с которыми сталкиваются люди разных возрастов. Заболевания кожи могу...
Чистка зубов ультразвуком. За и против Терапевтическая стоматология рекомендует чистить зубы ультразвуком, так как он помогает эффективно удалить с них налет и камень. Ультразвуковая чистк...
Новые наушники CMF by Nothing уже в России Компания diHouse представляет на российском рынке новые модели наушников бренда CMF by Nothing. В число новинок вошли беспроводные модели наушников в...
Roborock запускает в России летние новинки Q8 и Q8 Plus — умные пылесосы с мощностью 10 000 Па На российском рынке появились 2 новых робота-пылесоса Roborock Q8 и Q8 Plus. Эти модели стали продолжением линейки Q от Roborock — одного из самых из...