Studiet udforsker termoelektrisk serigrafi

Hvad hvis du nemt kunne printe et tyndt lag materiale – til brug hvor som helst – som ville give dig mulighed for at skabe fleksible energihøstere eller kølere? Det kan snart være en realitet.

Termoelektrisk konvertering er en solid state og miljøvenlig energikonverteringsteknologi med brede applikationer, der inkluderer solid state køling, energihøst og genvinding af spildvarme.

Fleksible termoelektriske enheder er særligt attraktive til genvinding af spildvarme langs konturerede overflader og til energihøstapplikationer til strømsensorer, biomedicinsk udstyr og bærbar elektronik – et område, der oplever eksponentiel vækst. Imidlertid, opnå lave omkostninger, fleksible og effektive termoelektriske materialer er ekstremt vanskelige på grund af mange materialer og fremstillingsudfordringer.

I arbejde ledet af professor Yanliang Zhang ved Boise State University, højtydende og billige fleksible termoelektriske film og enheder blev fremstillet ved en innovativ serigrafi-proces, der giver mulighed for direkte konvertering af nanokrystaller til fleksible termoelektriske enheder.

Den præcise kontrol af startnanokrystallernes form og overfladekemi og optimeringen af ​​nano-blæk- og serigrafi-processen er nøglefaktorerne, der giver anledning til hidtil usete præstationer i de trykte termoelektriske materialer.

Papiret om dette arbejde, "Højtydende og fleksible termoelektriske film ved serigrafi-opløsnings-behandlet nanopladekrystaller, " er offentliggjort på Videnskabelige rapporter internet side. Samarbejdet med højteknologisk startup-virksomhed ThermoAura, med fokus på nanokrystalsyntese, også bidraget til dette arbejdes succes.

Baseret på indledende omkostningsanalyse, de serigrafitrykte film kan realisere termoelektriske enheder ved 2-3 cents pr. watt, en størrelsesorden lavere end nuværende avancerede kommercielle enheder. En sådan omkostningsreduktion ville gøre termoelektrik til en meget konkurrencedygtig energikonverteringsteknologi, der i høj grad kunne åbne de stort set underudforskede markeder for genvinding af spildvarme.

Denne additive printmetode vil ikke kun gavne termoelektrik, men resulterer også i en forstyrrende fremstillingstilgang for andre elektroniske enheder og energikonverterings- eller lagringsteknologier med ultralav pris og fleksibilitet.

Zhangs vision om at forene additiv fremstilling og avanceret energiteknologi for at muliggøre store teknologiske gennembrud er også blevet anerkendt af et større føderalt finansieringsagentur. Han modtog for nylig en infrastrukturpris fra U.S. Department of Energy for at investere i et avanceret additivt printudstyr og etablere avancerede additivproduktionskapaciteter i Boise State.

Denne nye kapacitet vil gøre det muligt for eleverne at udføre banebrydende forskning i additiv fremstilling og deres applikationer på printsensorer, fleksibel elektronik og energikonverterings- og lagringssystemer.