Исследователи из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, разработали новую, легко изготавливаемую технологию твердотельного термоэлектрического охлаждения с использованием наноматериалов, которая в два раза эффективнее устройств, изготовленных из имеющихся в продаже объемных термоэлектрических материалов.
Поскольку во всем мире растет спрос на более энергоэффективные, надежные и компактные решения для охлаждения, это достижение предлагает масштабируемую альтернативу традиционному компрессорному охлаждению.
В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, группа исследователей из APL и инженеров-холодильщиков из Samsung Electronics продемонстрировала повышение эффективности и производительности теплового насоса в холодильных системах за счет использования высокопроизводительных нанотехнологических термоэлектрических материалов, изобретенных в APL и известных как управляемые иерархически спроектированные сверхрешеточные структуры (CHESS).
Технология CHESS является результатом 10 лет исследований APL в области передовых нанотехнологических термоэлектрических материалов и разработки приложений.
Первоначально разработанный для приложений национальной безопасности, материал также использовался для неинвазивной охлаждающей терапии для протезирования и получил награду R&D 100 в 2023 году.
«Эта реальная демонстрация охлаждения с использованием новых термоэлектрических материалов демонстрирует возможности тонких пленок CHESS, созданных с помощью нанотехнологий », — сказал Рама Венкатасубраманян, главный исследователь совместного проекта и главный технолог по термоэлектричеству в APL.
«Это знаменует собой значительный скачок в технологии охлаждения и закладывает основу для воплощения достижений в области термоэлектрических материалов в практичные, крупномасштабные, энергоэффективные холодильные решения».
Новый эталон твердотельного охлаждения Стремление к более эффективным и компактным технологиям охлаждения обусловлено рядом факторов, включая рост населения, урбанизацию и растущую зависимость от передовой электроники и инфраструктуры данных.
Обычные системы охлаждения, хотя и эффективны, часто громоздки, энергоемки и зависят от химических хладагентов, которые могут быть вредны для окружающей среды.
Термоэлектрическое охлаждение широко рассматривается как потенциальное решение.
Этот метод охлаждения использует электроны для перемещения тепла через специализированные полупроводниковые материалы, устраняя необходимость в движущихся частях или вредных химикатах, что делает эти холодильники следующего поколения тихими, компактными, надежными и устойчивыми.
Объемные термоэлектрические материалы используются в небольших устройствах, таких как мини-холодильники, но их ограниченная эффективность, низкая тепловая мощность и несовместимость с масштабируемым производством полупроводниковых кристаллов исторически препятствовали их более широкому использованию в высокопроизводительных системах.
В ходе исследования ученые сравнили холодильные модули, в которых используются традиционные объемные термоэлектрические материалы, с модулями, в которых используются тонкопленочные материалы CHESS, в стандартизированных испытаниях на охлаждение, измеряя и сравнивая электрическую мощность, необходимую для достижения различных уровней охлаждения в одних и тех же системах испытаний коммерческих холодильников.
Группа специалистов по холодильному оборудованию из Samsung Electronics под руководством инженера-материаловеда Сонджина Юнга сотрудничала с APL для проверки результатов с помощью детального теплового моделирования, количественной оценки тепловых нагрузок и параметров теплового сопротивления, чтобы обеспечить точную оценку производительности в реальных условиях.
Результаты оказались поразительными: используя материалы CHESS, команда APL добилась почти 100%-ного повышения эффективности по сравнению с традиционными термоэлектрическими материалами при комнатной температуре (около 80 градусов по Фаренгейту, или 25°C).
Затем они преобразовали эти достижения на уровне материалов в почти 75%-ное повышение эффективности на уровне устройств в термоэлектрических модулях, созданных с использованием материалов CHESS, и 70%-ное повышение эффективности в полностью интегрированной системе охлаждения, что представляет собой значительное улучшение по сравнению с современными объемными термоэлектрическими устройствами.
Эти испытания проводились в условиях, которые включали значительную перекачку тепла для имитации практической работы.
Создано в масштабе Помимо повышения эффективности, тонкопленочная технология CHESS использует значительно меньше материала — всего 0,003 кубических сантиметра, или примерно размер песчинки, на холодильную установку.
Это сокращение материала означает, что термоэлектрические материалы APL могут производиться массово с использованием инструментов для производства полупроводниковых чипов, что повышает эффективность затрат и обеспечивает широкое внедрение на рынке.
«Эта тонкопленочная технология имеет потенциал для развития от питания небольших холодильных систем до поддержки крупных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях, подобно тому, как литий-ионные аккумуляторы были масштабированы для питания таких устройств, как мобильные телефоны, и таких больших, как электромобили», — сказал Венкатасубраманьян.
Кроме того, материалы CHESS были созданы с использованием хорошо зарекомендовавшего себя процесса, который обычно применяется для производства высокоэффективных солнечных элементов, используемых для питания спутников и коммерческих светодиодных фонарей.
«Для производства материалов CHESS мы использовали метод химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений (MOCVD), который хорошо известен своей масштабируемостью, экономической эффективностью и способностью поддерживать крупносерийное производство», — сказал Джон Пирс, старший инженер-исследователь, возглавляющий направление развития MOCVD в APL.
«MOCVD уже широко используется в коммерческих целях, что делает его идеальным для масштабирования производства тонкопленочных термоэлектрических материалов CHESS».
Эти материалы и устройства продолжают демонстрировать перспективность для широкого спектра приложений по сбору энергии и электроники в дополнение к последним достижениям в области охлаждения.
APL планирует продолжить сотрудничество с организациями для усовершенствования термоэлектрических материалов CHESS с акцентом на повышение эффективности до уровня традиционных механических систем.
Будущие усилия включают демонстрацию более масштабных холодильных систем, включая морозильники, и интеграцию методов на основе искусственного интеллекта для оптимизации энергоэффективности при раздельном или распределенном охлаждении в холодильном и климатическом оборудовании.
«Помимо охлаждения, материалы CHESS также способны преобразовывать разницу температур, например, тепло тела, в полезную энергию», — сказал Джефф Маранчи, менеджер исследовательской программы в исследовательском и опытно-конструкторском отделе APL.
«Помимо совершенствования тактильных систем, протезирования и человеко-машинных интерфейсов нового поколения, это открывает двери для масштабируемых технологий сбора энергии для приложений от компьютеров до космических аппаратов — возможностей, которые были невозможны с использованием старых громоздких термоэлектрических устройств».
«Успех этого совместного проекта демонстрирует, что высокоэффективное твердотельное охлаждение не только научно обосновано, но и может быть произведено в больших масштабах», — заявила Сьюзан Эрлих, менеджер по коммерциализации технологии APL.
«Мы с нетерпением ждем продолжения исследований и возможностей передачи технологий компаниям, поскольку мы работаем над воплощением этих инноваций в практические, реальные приложения».
Рубрика: Техно и Гаджеты. Читать весь текст на android-robot.com.
В сети появились рендеры Sony Xperia 1 V Мы надеемся, что Xperia 1 V уже не за горами. По-прежнему существует определенная вероятность того, что телефон появится на выставке MWC в Барселоне ...
Samsung показала Galaxy S23 и S23+ с обновленным дизайном Вслед за Galaxy S23 Ultra сегодня показали и обновление базовых моделей Galaxy S. И хотя Samsung улучшила основные аппаратные и программные функции, ...
В России начались продажи смартфонов серии Infinix NOTE 50 Бренд Infinix анонсировал старт предзаказа в России смартфонов серии NOTE 50, состоящей из трех моделей: NOTE 50, NOTE 50 Pro и NOTE 50 Pro+ 5G+. Нов...
Как проверить, есть ли ваша биометрия в общей базе данных? Какой бывает биометрия?Как узнать, есть ли биометрия в банке данных? Стоит ли паниковать? Под биометрическими данными мы понимаем физиологические хар...
Ролан Гаррос. Шелтон, Музетти, Пол, Опелка, Мпетши Перрикар вышли во 2-й круг, Сафиуллин, Накашима, Микельсен выбыли, Махач снялся Сетка здесь. «Ролан Гаррос» Париж, Франция 25 мая – 8 июня 2025 Турнир «Большого шлема» Призовой фонд – 56 352 000 евро Открытые корты, грунт Фрэнсис...
МЛС. «Атланта» Миранчука встретится с «Цинциннати» В ночь на воскресенье «Интер Майами» сыграл вничью (3:3) в гостях с «Филадельфией Юнион», на счету Лионеля Месси гол на 87-й минуте. «Канзас Сити» по...
МЛС. «Атланта» Миранчука обыграла «Цинциннати» – 4:2 В ночь на воскресенье «Интер Майами» сыграл вничью (3:3) в гостях с «Филадельфией Юнион», на счету Лионеля Месси гол на 87-й минуте. «Канзас Сити» по...
В Курске начали готовиться к финалу Всероссийского конкурса «Мастер года – 2025» Врио заместителя председателя правительства Курской области Оксана Крутько провела первое заседание рабочей группы по подготовке к финалу Всероссийск...
"Плачу в кулак". Мама Филиппа Бегака рассказала, что они с Настей Ивлеевой не пригласили её на свадьбу Мама Филиппа Бегака прокомментировала свадьбу своего сына с Настей Ивлеевой, которая состоялась сегодня. По словам Дарьи Семёновой, пара не пригласил...
Настя Ивлеева и Филипп Бегак сыграли свадьбу Настя Ивлеева и Филипп Бегак сыграли свадьбу. О том, что пара устроила тайную церемонию, стало известно из нового медиа блогерши.В телеграм-канале "Н...
Психология Прибыльного Трейдера: ЧЕК-ЛИСТ [подробный план по шагам] Психология трейдера — ключевой элемент, который отличает убыточного «игрока» от стабильного профессионала. Ранее на этом сайте мы уже говор...
Паттерны DBLHC и DBHLC | Price Action Сегодня продолжим рассматривать разворотные паттерны Прайс Экшн — DBLHC и DBHLC. Использовать в трейдинге их совсем не сложно, поэтому эта стра...
Стартовали продажи обновленного Volvo S90: от 41,5 тыс. долларов, с полным приводом и 445 л.с. в топовой версии S90 T8 Официальная премьера обновленного флагманского седана Volvo S90 состоялась месяц назад, а сейчас стартовали продажи машины. Ключевой рынок для S90 от...
Без Huawei и Nokia: первое в России 100% отечественное ядро мобильной сети представят на ЦИПРе Российский разработчик НТЦ «Протей» предоставил возможность протестировать свое ПО Центру компетенций «РТК-Сервис» для подбор...
Анонсировали полнометражный фильм по сериалу «Папины дочки. Новые» Его снимет киностудия Yellow, Black & White. Фильм завершит четвёртый сезон популярной семейной саги о Васнецовых-Васильевых. Перенести сюжет об оста...
Где смотрят салюты в День России: Москва, Санкт-Петербург и не только 12 июня вся страна будет праздновать День России — фактически, день рождения страны, появившейся после распада СССР. Это один из немногих национальны...
HONOR представил серию 400_400 Pro в Китае рекордная батарея 7200 мАч, мощный процессор и защита по стандартам IP69+IP69 В Шэньчжэне состоялась презентация новой серии HONOR 400, в рамках которой бренд HONOR, мировой лидер в создании экосистемы устройств с искусственным...
Новый проектор Wanbo Vali 1 уже в России Компания diHouse представляет на российском рынке новый портативный Full HD-проектор – Wanbo Vali 1. Модель разработана с фокусом на геймерскую аудит...
Александр Овечкин вернётся в Россию после завершения карьеры в НХЛ в 2026 году Александр Овечкин, который недавно побил исторический рекорд НХЛ, планирует вернуться в Россию после завершения карьеры в "Вашингтон Кэпиталз". Об эт...
"Могу быть кошечкой или дикой львицей". Сотни эскортниц приедут на ПМЭФ-2025 Сотни эскортниц приедут на предстоящий Петербургский международный экономический форум (ПМЭФ): они уже регистрируют свои анкеты в специальных группах...
Valve официально прекратила поддержку CS:GO Компания Valve объявила о прекращении поддержки легендарной игры Counter-Strike: Global Offensive с 1 января 2024 года.С начала нового года компания ...
CS2: борьба за 200 тыс. долларов. Кто победит? В данной статье вы увидите обзор финалистов Elisa Masters Espoо 2023, а также общую информацию по турниру! Турнир Elisa Masters Espoo 2023 – это круп...
«Блочные войны» в Колхозном переулке Смоленска: кто прав в «восстании» автовладельцев Бетонные блоки перегораживают проезд в Колхозном переулке в районе домов №№19 и 19а. Smolnarod попытался разобраться в истории соседских «войн&#...
Свидетели по делу экс-главы Гагаринского района Романа Журавлева меняют показания Сразу два ключевых свидетеля, которые на этапе следствия изобличали бывшего главу района, на судебном заседании «забыли» о том, как он оказывал на ни...
Младшие дети Павла Дурова отдыхают в Испании с матерью Ириной Болгар Мать троих младших детей Павла Дурова Ирина Болгар, которая судится с ним из-за алиментов, показала новое видео с сыновьями и дочерью. Она рассказала...
Умер отец Рианны, с которым певица была в сложных отношениях На 71-м году жизни умер отец 37-летней Рианны, Рональд Фенти. Об этом сообщает Page Six.По информации издания, Рональда не стало в субботу, 31 мая. П...
В Брянской области открыли современный военный госпиталь В Брянской области в рамках программы Министерства обороны по строительству, реконструкции и капитальному ремонту объектов военной медицины построен ...
Брянский общественник после ответа замгубернатора Свинцова не может понять мы живем по закону или по понятиям Известный в Брянске общественник Александр Лебедев написал письмо брянским функционерам, своё впечатление от ответа он разметил публично. Приводим ег...
Изыскания для строительства: основа успешного проектирования и безопасного строительства Процесс строительства является многогранным и сложным, включающим множество этапов, начиная от проектирования и заканчивая сдачей объекта в эксплуата...
Где применяется струя бобра? Струя бобра – это уникальное натуральное средство, которое добывается из желез бобров. Используется в различных областях, включая медицину, парфюмери...
Робот управляет высокоскоростным паркуром с помощью автономного планирования движений Команда робототехников и специалистов по ИИ в Лаборатории робототехники и искусственного интеллекта в Корее спроектировала, построила и успешно испыт...
Роботизированная система для настольного тенниса прогнозирует траекторию мяча и адаптирует замах За последние десятилетия робототехники представили различные системы, которые могут воспроизводить определенные движения и поведение человека с пораз...
Судья Google Search изучает возможности искусственного интеллекта в разрешении судебных споров Федеральный судья, который будет решать, как ограничить монополию Google в поиске, также учитывает ее преимущества в области искусственного интеллект...
Китайские автопроизводители получили суровое предупреждение о «ценовой войне» после скидок Ведущая отраслевая группа выступила с резкой критикой в адрес автопроизводителей, разжигающих «ценовую войну», спустя неделю после того, как китайс...
В деревне Антоновка прошел детский праздник объединивший взрослых 1 июня в деревне Антоновка на площадке возле магазина «Продукты» по улице Ромашина состоялся большой и очень красочный праздник, посвященный Междунар...
Транспортные полицейские ЛОП на железнодорожной станции Унеча провели праздничные мероприятия посвященные «Дню защиты детей» Правоохранители совместно с представителями органов профилактики провели игру-викторину «Вся радость жизни в улыбке ребенка», акцию «Дети наше будуще...
Топ 5 - Лучшие проекторы с аккумуляторами За яркость проекторов с аккумуляторами приходится переплачивать в 3-6 раз больше по сравнению с обычными моделями, поэтому приобретать такой проектор...
ТОП 5 - Лучшие LED/LASER проекторы для домашних кинотеатров LED/LASER проекторы пока так и не приблизились по ценам к ламповым моделям, а их уже вытесняют большие телевизоры, которые стремительно дешевеют Наст...
Судья Google Search изучает возможности искусственного интеллекта в разрешении судебных споров Федеральный судья, который будет решать, как ограничить монополию Google в поиске, также учитывает ее преимущества в области искусственного интеллект...
Китайские автопроизводители получили суровое предупреждение о «ценовой войне» после скидок Ведущая отраслевая группа выступила с резкой критикой в адрес автопроизводителей, разжигающих «ценовую войну», спустя неделю после того, как китайс...
Обзор Redmi Note 14 Pro 5G: приятный дизайн и 200 Мп У Redmi теперь целая линейка Note 14: есть базовая модель (без приставки 5G), есть Note 14 Pro+ 5G. Та, о которой пойдет речь ниже — из «золотой сере...
Аудиогиды для самостоятельных путешествий: выбираем лучшие Если вы собираетесь в отпуск или просто хотите посетить новый для себя город, лучшее, что вы сможете сделать – это обзавестись аудиогидом. С его помо...
Родителям напомнили об условии, при котором им могут запретить присутствовать на выпускном Прощание со школой — волнительное событие не только для детей, но и для их мам и пап. Многие из них захотят разделить эти эмоции со своими сыновьями ...
Юристы объяснили, чем опасны большие скидки на новостройки Заманчивые предложения от застройщиков о покупке квартиры с огромным дисконтом могут обернуться для покупателя катастрофой — потерей и денег, и жилья...
Вячеслав Кобец из Брянска стал первым россиянином, выступающим в полулегком весе, удостоенным черного пояса по джиу-джитсу Двукратный чемпион мира 2021-2022 годов по версии AJP, серебряный призер ЧМ 2024 и ЧМ 2023, чемпион Европы 2020 года по версии IBJJF Вячеслав Кобец с...
Александр Богомаз рассказал Владимиру Путину об организации эвакуационных мероприятий после обрушения моста и помощи пострадавшим Губернатор Брянской области Александр Богомаз вышел на связь с Президентом России Владимиром Путиным из областной больницы, где проходят лечение пост...
«Блочные войны» в Колхозном переулке Смоленска: кто прав в «восстании» автовладельцев Бетонные блоки перегораживают проезд в Колхозном переулке в районе домов №№19 и 19а. Smolnarod попытался разобраться в истории соседских «войн&#...
Свидетели по делу экс-главы Гагаринского района Романа Журавлева меняют показания Сразу два ключевых свидетеля, которые на этапе следствия изобличали бывшего главу района, на судебном заседании «забыли» о том, как он оказывал на ни...
Telegram получил крупное обновление 11.12 Мессенджер Telegram обновился до версии 11.12 и значительно расширил функционал, представив ряд новых возможностей. Теперь пользователи могут редакти...
Sharp выпустила смартфоны Aquos R10 и Wish 5 Sharp анонсировала новый смартфон среднего класса Aquos R10. Устройство получило дисплей Pro IGZO OLED с частотой обновления до 240 Гц, процессор Sna...
Биржа криптовалют Binance Тому, кто хочет торговать криптовалютой, зарабатывая на этом, нужна надёжная биржа. Это обеспечит спокойствие и уверенность в сохранности денег. Сред...
Что такое платеж Роялти? Платеж роялти это регулярное вознаграждение за использование интеллектуальной собственности. Он применяется в сфере франчайзинга и лицензирования. Ро...
Россиянам запретят принимать звонки из-за границы Второй пакет поправок к законодательству, направленных на борьбу с мошенничеством, предполагает введение запрета по умолчанию на звонки с зарубежных ...
Верните мой 2015-й: как изменились цены на вторичку за последние десять лет За десять лет средняя стоимость квадратного метра вторичного жилья в старой Москве увеличилась на 43%, подсчитали аналитики «Инком-Недвижимости». Осн...
В России начнут продавать «Звездолет» от Geely. Гибридный Geely Galaxy Starship 7 уже проходит сертификацию, это «младший брат» Monjaro с расходом 2,1 л на 100 км Ассортимент кроссоверов Geely в России скоро пополнится моделью Galaxy Starship 7 — машина уже проходит сертификационные испытания для получени...
Топ 5 - Лучшие проекторы с аккумуляторами За яркость проекторов с аккумуляторами приходится переплачивать в 3-6 раз больше по сравнению с обычными моделями, поэтому приобретать такой проектор...
ТОП 5 - Лучшие LED/LASER проекторы для домашних кинотеатров LED/LASER проекторы пока так и не приблизились по ценам к ламповым моделям, а их уже вытесняют большие телевизоры, которые стремительно дешевеют Наст...
Биржа криптовалют Binance Тому, кто хочет торговать криптовалютой, зарабатывая на этом, нужна надёжная биржа. Это обеспечит спокойствие и уверенность в сохранности денег. Сред...
Что такое платеж Роялти? Платеж роялти это регулярное вознаграждение за использование интеллектуальной собственности. Он применяется в сфере франчайзинга и лицензирования. Ро...
9 привычек пассажиров, которые бесят проводников и попутчиков 9 привычек пассажиров, которые бесят проводников и попутчиковПроводники и пассажиры делятся раздражением из-за девяти типичных привычек, которые порт...
На июньские праздники вернутся холода: погода преподнесёт неприятный сюрприз россиянам На июньские праздники вернутся холода: погода преподнесёт неприятный сюрприз россиянамЕсли вы запланировали пикники или выезды на природу — запасайте...
Новый ресурс для любителей спортивных соревнований Любителям активного образа жизни стал доступен новый информационный портал - Сравни спортивные новости. Платформа предлагает актуальные сводки, анали...
Где смотреть матчи НБА, КХЛ и других видов спорта? Сегодня болельщики имеют доступ к спортивным трансляциям с любой точки мира, что связано с постоянным развитием цифровых технологий. Чтобы не пропуст...
В Китае начались продажи обновленного кроссовера Lynk & Co 01 Бензиновый SUV «дочки» Geely не пользуется большой популярностью у китайцев, поэтому его решено слегка освежить. Модель 2025 модельного года выходит ...
Есть 100 тысяч: белорусский завод Belgee выпустил юбилейный кроссовер С конвейера предприятия сошел Belgee X50 в комплектации Style, окрашенный в серебристый «металлик», и он стал 100-тысячным кроссовером, произведенным...
Названы страны, куда россияне могут поехать без виз в 2025 году Россиянам для путешествия без въездных виз доступны более 70 стран. Как правило, это дружественные по отношению к РФ государства. Информацию о визовы...
«Не просто бонус, а вид спорта»: ВТБ спрогнозировал рекордный размер кэшбэка для россиян За первые шесть месяцев 2025 года россияне получат до 220 млрд рублей кэшбэка в рамках банковских программ лояльности, подсчитал ВТБ. Аналитики банка...
Куряне приняли участие в патриотическом автоквесте В Курске прошел автоквест, посвященный 80-ой годовщине Победы в Великой Отечественной войне, году Защитника Отечества и событиям в рамках СВО. Одна и...
В Курске будущим фельдшерам подарили тренажер – настоящую карету «скорой помощи» Представители регионального отделения Всероссийского Красного Креста подарили профильному курскому ссузу – автомобиль экстренной службы «...
Аппаратная замена масла акпп Аппаратная замена масла в АКПП предполагает полную замену масла для поддержания работы АКПП и продления срока её эксплуатации. К основным преимуществ...
Специальная мойка Чистый воздух Чистый воздух В мире загрязнение воздуха становится всё более актуальной проблемой, обеспечение чистоты является серьезной задачей. Чтобы улучшить ка...