Μελέτη του «Δημόκριτου» για τις «πράσινες» συσκευές του μέλλοντος

Μελέτες ερευνητών στον «Δημόκριτο» οδηγούν στη δημιουργία νέων υλικών που στο μέλλον, θα επιτρέψουν την κατασκευή πιο ενεργειακά αποδοτικών συσκευών, χάρη στις βελτιωμένες θερμοηλεκτρικές ιδιότητές τους. Πρόκειται για υλικά που θα αξιοποιούν τις απώλειες θερμότητας μιας ηλεκτρικής συσκευής, μετατρέποντάς την ξανά σε ηλεκτρικό ρεύμα.

Όλα τα μηχανήματα και οι συσκευές, από ένα αυτοκίνητο έως έναν υπολογιστή, θερμαίνονται και αυτή η θερμότητα που διαφεύγει στο περιβάλλον, αποτελεί μια ενεργειακή απώλεια. Περίπου το 70% όλης της ενέργειας που παράγεται παγκοσμίως, χάνεται με τη μορφή θερμικών απωλειών, γι’ αυτό είναι σημαντικό να βελτιωθεί η τεχνολογία «σύλληψης» και αξιοποίησης αυτής της έως σήμερα χαμένης θερμότητας.

Οι θερμοηλεκτρικές συσκευές μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρισμό και το αντίστροφο, με αποτέλεσμα να έχουν μεγαλύτερη ενεργειακή αποδοτικότητα και έτσι να θεωρούνται «πράσινη» τεχνολογία, κατάλληλη για ένα βιώσιμο μέλλον.

Οι επιστήμονες του ερευνητικού κέντρου «Δημόκριτος», με επικεφαλής τον φυσικό Δημήτρη Νιάρχο του Ινστιτούτου Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας- Τομέα Επιστήμης Υλικών (στο παρελθόν έχει διατελέσει πρόεδρος του «Δημόκριτου»), που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό για νέα υλικά «APL Materials» του Αμερικανικού Ινστιτούτου Φυσικής, διαπίστωσαν ότι ορισμένες πορώδεις ουσίες μπορούν να δράσουν ως αποτελεσματικά θερμοηλεκτρικά υλικά.

Οι έως τώρα έρευνες έχουν δείξει ότι ορισμένα πορώδη υλικά γεμάτα μικροσκοπικές τρύπες διαμέτρου ενός μικρομέτρου (εκατομμυριοστού του μέτρου) έως ενός νανομέτρου (δισεκατομμυριοστού του μέτρου) μπορούν να βελτιώσουν την αποδοτικότητα μετατροπής της θερμότητας σε ηλεκτρισμό.

Οι ερευνητές του «Δημόκριτου» μελέτησαν σε βάθος τις θερμικές ιδιότητες τέτοιων πορωδών υλικών, γεγονός που θα βοηθήσει στον σχεδιασμό νανο- υλικών για θερμοηλεκτρικές συσκευές. Όπως διαπίστωσαν, όσο πιο πορώδες είναι το υλικό (με μικρότερες τρύπες και πιο πυκνά τοποθετημένες μεταξύ τους), τόσο μικρότερη είναι η θερμική αγωγιμότητά του και έτσι τόσο καλύτερα λειτουργεί ως θερμηλεκτρικό υλικό.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν τέσσερα ξεχωριστά μοντέλα που περιλαμβάνουν πορώδη υλικά με διαφορετικές τρύπες (τυχαίου ή ίδιου μεγέθους, σε αλλεπάλληλα στρώματα κ.α.), ώστε να διαπιστώσουν ποιο είναι πιο ρεαλιστικό να αναπτυχθεί για μελλοντική παραγωγή.