Ученые нашли способ превращать «потерянное» тепло серверов и электромобилей в электричество

Исследователи из южнокорейского университета POSTECH предложили технологию, способную значительно повысить эффективность преобразования нежелательного тепла в электричество. Главным преимуществом разработки является отказ от использования дорогостоящих и редких материалов в пользу обычного кремния.

В основе новой технологии лежит уникальная структура кремния. Вместо классических сплошных нанопроводов ученые разработали полые кремниевые нанотрубки, которые демонстрируют гораздо более высокие показатели удержания тепла.

Эксперименты показали, что теплопроводность таких нанотрубок снижается на 70% по сравнению со сплошными аналогами. Даже если сравнивать структуры с идентичной площадью поверхности, снижение теплопроводности достигает 33%.

Основной секрет эффективности заключается в эффекте локализации фононов — квазичастиц, которые отвечают за распространение тепла в твердых телах. В обычном кремнии тепло перемещается свободно, однако полость внутри нанотрубки заставляет часть тепловой энергии «запираться», замедляя процесс ее рассеивания.

Ранее эксперты полагали, что достижение подобного эффекта при комнатной температуре требует сложных инженерных решений. Команде из POSTECH удалось доказать, что это возможно даже при использовании простой конструкции.

Данная технология крайне актуальна в условиях повсеместного роста энергопотребления. Она найдет применение в самых разных сферах: от охлаждения дата-центров для систем искусственного интеллекта до оптимизации работы электромобилей и промышленного оборудования.

Важнейшим достоинством метода является возможность заменить такие редкие и дорогие элементы, как висмут или теллур, которые традиционно применяются в термоэлектрических системах. Благодаря совместимости с современными процессами выпуска микросхем, новая разработка может быть быстро адаптирована для массового производства устройств, превращающих «потерянное» тепло в полезную энергию.