Ученые университета Тохоку разработали термоэлектрический материал на основе нитрида хрома с добавлением титана. Новая технология повышает эффективность преобразования тепла в электричество в 250 раз по сравнению с чистым нитридом хрома. Метод позволяет создавать тонкие пленки при комнатной температуре, что исключает необходимость высокотемпературной обработки.
Исследователи протестировали концентрацию титана в диапазоне от 4,6 до 9,3 процента. Добавка снизила количество носителей заряда, но повысила их подвижность почти в 100 раз. В результате фактор мощности материала достиг 5,26 мкВт на см на К в квадрате, что значительно превосходит показатели исходного состава.
На базе разработки создан прототип термоэлектрического генератора. Его удельная выходная мощность составила 38,0 мВт на см в квадрате, а максимальная мощность достигла 455,8 нВт при разнице температур 96 К. По данным авторов, эти характеристики сопоставимы с существующими высокоэффективными аналогами.
Технология может применяться для сбора энергии от тепла, выделяемого промышленным оборудованием, транспортом и смартфонами. Возможность нанесения пленок при комнатной температуре упрощает интеграцию термоэлектрических элементов в устройства, чувствительные к нагреву в процессе производства.
