Хөдөлгүүр, үйлдвэр, цахилгаан станц зэрэг олон системд энергийн ихээхэн хэсэг дулаан хэлбэрээр алдагддаг. Японы судлаачид энэ “илүүдэл дулаан”-ыг илүү үр ашигтайгаар цахилгаан болгон хувиргах боломжтой шинэ материалын шийдэл боловсруулснаа мэдээлжээ. Тэдний гол анхаарал ер бусын цахилгаан шинж чанартай молибдений дисилисид (MoSi₂) нэгдэл дээр төвлөрсөн байна.
Дулааныг цахилгаан болгох нь яагаад чухал вэ
Аж үйлдвэрт зарцуулсан эрчим хүчний 20–50 хувь нь дулаан хэлбэрээр үр ашиггүй алдагддаг гэж тэмдэглэжээ. Термоэлектрик төхөөрөмжүүд ийм дулааныг барьж авч цахилгаан болгон хувиргах боломжтой бөгөөд хөдөлгөөнт эд анги шаардахгүй, дуу чимээ багатай, хортой ялгаруулалт нэмэхгүйгээр ажилладаг давуу талтай. Ийм шийдлүүд нь хөдөлгүүр, үйлдвэрлэлийн байгууламжийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх, алслагдсан орчинд мэдрэгчийг эрчим хүчээр хангах, нийт алдагдлыг бууруулах зэрэг хэрэглээнд чухал гэж үздэг.
MoSi₂ юугаараа онцгой вэ
Одоогийн олон термоэлектрик төхөөрөмж “дулааны урсгалын дагуу” ажилладаг буюу цахилгаан хүчдэл нь дулаантайгаа нэг чиглэлд үүсдэг. Ингэхийн тулд янз бүрийн хагас дамжуулагч давхаргыг давхарлан угсрах шаардлагатай болж, хийц төвөгтэйрөхөөс гадна контакт хэсгийн алдагдлаас болж үр ашиг буурах эрсдэлтэй.
MoSi₂-ийн хувьд өөр зарчим ажиглагдсан байна. Тус материалд дулааны урсгалын чиглэлтэй перпендикуляр чиглэлд цахилгаан хүчдэл үүсэх “хөндлөн термоэлектрик эффект” илэрч, илүү нимгэн, энгийн бүтэцтэй, боломжит өндөр үр ашигтай төхөөрөмж хийх гарцыг нээж байгаа гэж тайлбарлажээ.
Электрон дамжуулалтын “чиглэлээс хамаарах” шинж
Судлаачдын тогтоосноор MoSi₂ нь болорын тэнхлэгийн чиглэлээс хамааран дамжуулах чадвар нь өөр өөрөөр илэрдэг онцлогтой байна. Өөрөөр хэлбэл, нэг чиглэлд материал нэг төрлийн дамжуулалтын шинж үзүүлэх бол нөгөө чиглэлд эсрэг шинж илрэх боломжтой гэжээ. Энэ тэгш бус байдал нь өмнө нь ижил төрлийн технологид хязгаар болдог байсан соронзон орон ашиглах шаардлагагүйгээр дулаанаас цахилгаан үйлдвэрлэхийг дэмжих боломжтой хэмээн дүгнэсэн байна.
Туршилт, тооцооллоор баталгаажуулсан үр дүн
Баг лабораторийн хэмжилт болон компьютерийн тооцооллыг үндсэн түвшинд хийж, цахилгаан эсэргүүцэл, дулаан дамжуулалт, термоцахилгаан хүчдэл, өөр өөр температур дахь цэнэг зөөгчдийн зан төлөв зэрэг үзүүлэлтүүдийг шалгасан байна. Үр дүн нь MoSi₂ шаардлагатай шинж чанаруудыг тогтвортой харуулж байгааг илтгэж, шинэ термоэлектрик төхөөрөмжүүдийн боломжит материал гэж үзэх үндэслэл болсон гэж мэдээлжээ.
Практик хэрэглээнд юу өөрчлөгдөх вэ
MoSi₂-ийн нимгэн хальсыг ашиглавал хөдөлгүүр, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн халуун гадаргуу зэрэг өргөн талбайг бүрхэж, үүсэх цахилгаан хүчдэлийг шууд авах боломжтой гэж тайлбарласан байна. Ингэснээр төхөөрөмжийн хийцийг хялбаршуулах, алдагдлыг бууруулах, үйлдвэрлэлийн хэмжээнд өргөтгөх боломж сайжрах давуу талтай гэж үзжээ.
