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: Гаджеты и Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.
Видеоигра Fortnite возвращается в магазин приложений iPhone в США Популярная видеоигра Fortnite вернулась в магазин приложений для iPhone в США, положив конец длительному изгнанию, вызванному юридическим разбиратель...
Google добавляет рекламу в поиск ИИ в битве ChatGPT Google заявила, что начинает встраивать рекламу в свой новый режим искусственного интеллекта для онлайн-поиска. Это стратегический шаг, призванный пр...
Анастасия Волочкова впервые побывала в Большом театре после скандального увольнения 20 лет назад Анастасия Волочкова впервые за много лет посетила Большой театр, чтобы проститься с хореографом Юрием Григоровичем, который скончался несколько дней ...
"Лопнул имплант". В сети обсуждают, почему Филипп Киркоров попал в больницу В сети обсуждают новости о госпитализации Филиппа Киркорова. Всё началось после того, как телеграм-канал Mash сообщил, что поп-король российской эстр...
Поездка с риском для жизни: смолянин «налетел» на неожиданное препятствие на дороге в центре города Крышка люка, на которую наехал молодой человек, больно ударила не только по авто, но и по бюджету горожанина. Максим, герой нашей истории, — об...
Как выбрать лазерный станок СО2 для школы: 3 совета от специалистов Представьте: в школьном кабинете технологии дети не просто вырезают шаблоны из бумаги, а создают полноценные макеты зданий, дизайнерские вывески или ...
Что такое СДВГ? Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) — это нейробиологическое расстройство, которое обычно начинается в детстве и может продолжаться во...
Йос Ферстаппен: «Макс – не тот человек, который будет год ехать в хвосте. Предстоит решить, остаться ли «Ред Булл» в 2026-м» Йос Ферстаппен, бывший пилот «Формулы-1» и отец гонщика «Ред Булл» Макса Ферстаппена, сообщил о том, чего ждет от команды. «Может, хорошо, что я не п...
Первая лига. «Торпедо» принимает «КАМАЗ», «Сочи» в гостях у «Черноморца», «Урал» против СКА «Торпедо» принимает «КАМАЗ» и, если не проиграет, выйдет в Мир РПЛ напрямую, «Сочи» играет в гостях с «Черноморцем». «Урал» проводит домашний матч пр...
Политический деятель и меценат Игорь Пушкарев Игорь Пушкарев – это имя, которое знакомо каждому, кто следит за политической и деловой жизнью России. Этот выдающийся политик, предприниматель, канд...
Председатель ВЭБ.рф Игорь Шувалов Функционал ВЭБ.РФ регламентируется федеральным законом «О государственной корпорации развития ВЭБ.РФ» и подчинён задаче поддержки экономического разв...
Google добавляет рекламу в поиск ИИ в битве ChatGPT Google заявила, что начинает встраивать рекламу в свой новый режим искусственного интеллекта для онлайн-поиска. Это стратегический шаг, призванный пр...
Кто не обработал смородину, крыжовник, вишню в мае — соберёт мелкий «бисер»: раствор для крупных ягод с сухим отрывом Кто не обработал смородину, крыжовник, вишню в мае — соберёт мелкий «бисер»: раствор для крупных ягод с сухим отрывомЕсли ваша смородина вместо сочны...
Открыт прием заявок на IV федеральный конкурс «Тренер по бережливому производству – 2025» До 27 мая открыта регистрация на участие в конкурсе ФЦК «Тренер по бережливому производству-2025 Применяй! Обучай! Совершенствуй!». Соревнование напр...
Брянские школьники стали победителями и призерами конкурса «Большие вызовы» Подведены итоги Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы»,в котором, в числе прочих, участвовали представители Брянско...
Нанотехнологии в области термоэлектричества обеспечивают масштабируемое охлаждение без использования компрессора Исследователи из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, разработали новую, легко изготавливаемую т...
Обучение роботов теории разума может улучшить сотрудничество Природа полна животных, которые сотрудничают в больших количествах. Пчелы отмечают лучшие места для кормления и сообщают другим, где они находятся. М...
Датчики в реальном времени количественно определяют биомаркеры для улучшения ухода за ранами Оценка ран медицинскими специалистами в значительной степени основана на визуальном осмотре, который может быть сложным из-за его субъективной природ...
Усовершенствованный механический сердечный клапан обеспечивает более плавный ток крови Подобно тестированию автомобиля, группа исследователей из Университета Британской Колумбии в Оканагане провела тест-драйв ряда механических сердечных...
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...
Где купить цифровую видеокамеру в Москве? Все цифровые камеры создают цифровые изображения, которые можно сохранить при необходимости на компьютере. Они выполняют быструю съемку и передачу из...
Расход воды в системах очистки: особенности работы мембранной фильтрации Современные технологии водоподготовки позволяют получать питьевую воду превосходного качества. Наиболее эффективным методом считается обратный осмос,...
Заставлял ползать перед ним и изображать ослиное ржание: появились новые подробности преступлений миллиардера Мохаммеда Аль-Файеда Газета The Times опубликовала отрывок из книги о Мохаммеде Аль-Файеде, бывшем владельце фешенебельного лондонского универмага Harrods. Мохаммед был о...
"Прилетает по сей день". Светлана Бондарчук рассказала, от чего страдала в браке с Фёдором Бондарчуком 56-летняя Светлана Бондарчук в беседе с Сергеем Минаевым рассказала, какие трудности принёс ей брак с Фёдором Бондарчуком. По словам Светланы, когда ...
Фондовый рынок, Daily history за 3 июня 2025 г. Индекс Изменение, пункты Цена закрытия Изменение, % NIKKEI 225 -23.86 37446.81 -0.06 Hang Seng 354.52 23512.49 1.53 ASX 200 52.6 8466.7 0.63 DAX 160....
Валютный рынок, Daily history за 3 июня 2025 г. Валютная пара Цена закрытия Изменение, % AUDUSD 0.64633 -0.42 EURJPY 163.75 0.33 EURUSD 1.13739 -0.58 GBPJPY 194.555 0.7 GBPUSD 1.35136 -0.22 NZDUSD ...
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...
В Брянске начали свою работу пришкольные лагеря дневного пребывания В Брянске и Брянского региона для ребят открыли свои двери пришкольные лагеря дневного пребывания. Один из них находится на базе средней школы № 1 об...
Как изменятся нейросети в ближайшем будущем? Нейросети не просто станут умнее — это логично и очевидно. Скорее важно то, что пользоваться ими будет гораздо проще, а значит, они получат еще больш...
Предварительный обзор HONOR Magic 8: чего ждать от новых флагманов HONOR Смартфоны HONOR всегда привлекают к себе массу внимания. И, конечно, это в полной мере касается таких интересных флагманов, как HONOR Magic 8. Всевоз...
Чистка зубов ультразвуком. За и против Терапевтическая стоматология рекомендует чистить зубы ультразвуком, так как он помогает эффективно удалить с них налет и камень. Ультразвуковая чистк...
Где купить пульсоксиметры? Пульсоксиметр — это небольшой диагностический прибор, который измеряет уровень кислорода в крови и частоту пульса. Он помогает быстро оценить насыщен...
На Пятом канале акция «День добрых дел» для юного Даниила ПОЖЕРТВОВАТЬ Путешествие на море пока только в мечтах у Даниила из Волгограда. Но из-за тяжелого заболевания сердца, которое в любой момент может ост...
Жуткая девочка из телевизора: что стало с актрисой из фильма ужасов «Звонок» Все помнят леденящую кровь девочку в белом платье, лицо которой закрыто черными волосами, из фильма ужасов «Звонок». Однако мало кто знае...
Молодежный экофестиваль состоялся в Петербурге на полях НМЭК Санкт-Петербург стал центром притяжения молодых экоактивистов и экспертов: 21 мая здесь прошел масштабный Молодежный экофестиваль «Росатом Экофе...
Воробьёв предложил масштабировать подмосковный сервис подключения объектов к сетям на всю страну По сообщению пресс-службы правительства Подмосковья, инициатива была представлена на заседании президиума Госсовета под председательством президента ...
Любовь, интриги, Босфор: секреты успеха турецких фильмов и сериалов Первый турецкий фильм, снятый в 1914 году, стал началом большой истории турецкого кино. Его расцвет наступил в 1950-х, когда киностудии выпускали до ...
Почему мы так любим индийское кино? Индийское кино — это удивительный мир, в котором переплетаются традиции и современность, драма и комедия, музыка и танец. С момента своего появления ...
"Лисьи глазки намарафетил". Евгений Плющенко сделал пластическую операцию у Тимура Хайдарова Евгений Плющенко сделал пластическую операцию в клинике скандально известного хирурга Тимура Хайдарова. Ролик с изменившейся внешностью фигуриста опу...
Коуча Филиппа Киркорова Инну Тлиашинову заочно арестовали и объявили в розыск из-за неуплаты налогов на полмиллиарда рублей Блогера и коуча Филиппа Киркорова Инну Тлиашинову, которая также называет себя "экспертом по подсознанию", заочно арестовали и объявили в межгосударс...
Новые наушники CMF by Nothing уже в России Компания diHouse представляет на российском рынке новые модели наушников бренда CMF by Nothing. В число новинок вошли беспроводные модели наушников в...
Roborock запускает в России летние новинки Q8 и Q8 Plus — умные пылесосы с мощностью 10 000 Па На российском рынке появились 2 новых робота-пылесоса Roborock Q8 и Q8 Plus. Эти модели стали продолжением линейки Q от Roborock — одного из самых из...
Масштабный сбой в работе Интернета произошёл в Северной Корее В Северной Корее произошел масштабный сбой в работе интернета, который продолжался несколько часов. Основные официальные новостные службы Северной Ко...
Учёные обошли токсичный свинец, создав сверхэффективные солнечные элементы с КПД почти 28% Учёные из Автономного университета Керетаро (Мексика) под руководством доктора Латы Масамы сообщили о значительном прорыве в области солнечной энерге...
Бактерии вместо лития: пробиотики из йогурта стали основой для батареи, растворяющейся за минуты Учёные из Университета Бингемптона разработали растворимую батарею на основе пробиотиков. Эта разработка является значительным шагом в области транзи...
Британские учёные впервые получили тритий внутри термоядерного реактора В марте учёные частной компании Astral Systems и Университета Бристоля провели 55-часовой эксперимент по облучению дейтерием, в ходе которого впервые...
Николич ушел из ЦСКА, ЦСКА – чемпион Единой лиги ВТБ, «Флорида» разгромила «Эдмонтон» в 3-м матче финала НХЛ, Киву возглавил «Интер» и другие новости 1. ЦСКА объявил об уходе Марко Николича с поста главного тренера. Серб, выигравший Фонбет Кубок России, заявил: «Самое сложное решение в моей карьере...
"Жанна классная". Николай Василенко рассказал о романе с Жанной Фриске Блогер и бизнесмен, 55-летний Николай Василенко, который известен как "человек-антидепрессант", дал интервью Forbes, в котором рассказал, что состоял...
"Была сначала жаба старая, а теперь вся такая молодая". Алёна Свиридова рассказала о пластике, голодании и сыне 62-летняя певица Алёна Свиридова дала интервью для канала "Без воды", в котором рассказала об обложках Playboy, отношении к пластическим операциям и ...
Стеклить балконы теперь строго-настрого запрещено: с новым остеклением будут большие проблемы, старое заставят убрать Стеклить балконы теперь строго-настрого запрещено: с новым остеклением будут большие проблемы, старое заставят убратьУстановка остекления на балконах...
Пенсионную реформу приостановили: объявлено, что выход на пенсию в 2025 году будет по старым правилам Пенсионную реформу приостановили: объявлено, что выход на пенсию в 2025 году будет по старым правиламВ 2025 году повышение пенсионного возраста не пр...
Где купить цифровую видеокамеру в Москве? Все цифровые камеры создают цифровые изображения, которые можно сохранить при необходимости на компьютере. Они выполняют быструю съемку и передачу из...
Расход воды в системах очистки: особенности работы мембранной фильтрации Современные технологии водоподготовки позволяют получать питьевую воду превосходного качества. Наиболее эффективным методом считается обратный осмос,...
Любовь, интриги, Босфор: секреты успеха турецких фильмов и сериалов Первый турецкий фильм, снятый в 1914 году, стал началом большой истории турецкого кино. Его расцвет наступил в 1950-х, когда киностудии выпускали до ...
Почему мы так любим индийское кино? Индийское кино — это удивительный мир, в котором переплетаются традиции и современность, драма и комедия, музыка и танец. С момента своего появления ...
Любовь, интриги, Босфор: секреты успеха турецких фильмов и сериалов Первый турецкий фильм, снятый в 1914 году, стал началом большой истории турецкого кино. Его расцвет наступил в 1950-х, когда киностудии выпускали до ...
Почему мы так любим индийское кино? Индийское кино — это удивительный мир, в котором переплетаются традиции и современность, драма и комедия, музыка и танец. С момента своего появления ...
Кристина Романова отпраздновала день рождения вместе с возлюбленным-миллиардером Владиславом Дорониным, Еленой Перминовой и Тиной Кунаки Девушка 62-летнего миллиардера Владислава Доронина Кристина Романова показала, как отпраздновала день рождения на Ибице. 11 июня ей исполнился 31 год...
Дуа Липа снялась для Vogue и подтвердила помолвку с Каллумом Тёрнером 29-летняя Дуа Липа украсила обложку нового номера британской версии Vogue. В беседе с изданием певица подтвердила, что обручена со своим возлюбленным...
Моя Россия Для нас, россиян, наша страна — это не просто место рождения или проживания. Всё намного глубже! Это связь с землей, с культурой и историей, с ...
Брянцев предупредили об ответственности за проявления экстремизма Жителям Брянской области напомнили о правовой ответственности за преступные действия, связанные с экстремизмом и терроризмом. Их проявления опасны дл...