موفقیت محققان در تبدیل گرما به الکتریسیته با استفاده از گرافن

این فناوری می‌تواند برای تولید ابزاری با قابلیت برداشت گرما از هر وسیله ای از جمله بدن انسان و تبدیل آن به الکتریسیته استفاده شود.

محققان دانشگاه های ساسکس و برایتون در انگلیس از چند ورق‌ گرافنی استفاده کردند تا قدرت جذب ترموالکتریک را بررسی کنند. انتظار آنها این بود که مجموعه‌ صفحات و ورق‌های بزرگ‌تر و ضخیم‌تر، بالاترین سطوح رسانایی را از خود نشان دهند، اما در واقع نتیجه برخلاف انتظار آنان بود.

این محققان دریافتند که ورق‌های کوچک‌تر و نازک‌تر به‌طور خود به خود آرایه‌های متراکم را تشکیل دادند و بهتر از نمونه‌های چند لایه عمل می‌کنند.

نتایج این مطالعه، گروه را به این نتیجه رساند که در جایی که انتظار می‌رفت لایه‌های متراکم نانوصفحات با حمل و نقل الکتریکی بهبود یافته اثربخش باشند، با وجود تعداد بیشتر اتصالات بین نانوصفحات، لایه‌های کمتر، بهتر عمل می‌کنند.

کایران کلیفورد محقق دوره دکتری و نویسنده اول مقاله مربوط به این پژوهش گفت: نتایج واقعاً شگفت‌انگیز بود. این اولین باری است که شبکه‌های نانومواد را به‌طور خاص از نقطه نظر چگونگی تأثیر ساختار و خواص آن‌ها بر رسانایی الکتریکی مورد بررسی قرار می‌دهیم.

وی افزود: گرافن به عنوان ماده‌ای بسیار رسانا شناخته شده است، اما این ایده که فیلم‌هایی از نانوصفحات کوچک با اتصالات زیاد کارآمدتر از سیستم‌های حجیم‌تر و چند لایه هستند، نتیجه‌ای جدید است و راه را برای بسیاری از کاربردها باز می‌کند.

این محقق تاکید کرد: این گروه یک پوشش مبتنی بر گرافن قابل چاپ برای بهره برداری از جذب ترموالکتریک ایجاد کرد که امکان بازیافت گرمای هدر رفته را به انرژی الکتریکی می‌دهد. این پوشش در یک وصله یا یک پد چاپ می‌شود که سپس می‌تواند روی سطح اعمال شود. این سیستم حمل و نقل ترموالکتریک می‌تواند به یک پاوربانک خارجی متصل شود، باتری را شارژ کند یا می‌تواند مستقیماً دستگاه دیگری را تغذیه کند.

وی یادآور شد: مواد ترموالکتریکی که می‌توانند گرما را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند در حال حاضر وجود دارند، اما معمولاً از کریستال‌های مصنوعی گران‌قیمت ساخته می‌شوند که ادغام آنها در ساختارهای متنوع چالش برانگیز است.

شان اوگیلوی از محققان این تحقیق هم گفت: به طور بالقوه، ما یک راه آسان و بسیار کارآمد برای بهینه‌سازی جذب ترموالکتریک در وسایل نقلیه، دستگاه‌ها و خانه‌ها داریم، تصور اینکه چگونه گرمای بدن یک نفر ممکن است جذب و به برق تبدیل شود و به عنوان مثال انرژی یک تلفن را تامین کند، غیر منطقی نیست.

وی تصریح کرد: معتقدیم رویکرد ما مسیری مناسب برای ترموالکتریک‌های کاربردی، مقیاس‌پذیر و قابل چاپ برای کاربردهای همه کاره است.