Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Isıyı elektriğe verimli bir şekilde dönüştürme çabasında, zararsız hammaddelerden kolayca erişilebilen malzemeler, termoelektrik olarak adlandırılan güvenli ve ucuz malzemelerin geliştirilmesinde yeni perspektifler açar. Angewandte Chemie dergisinde yakın zamanda yayınlanan bir araştırmaya göre, sentetik bir bakır minerali, bileşimindeki basit değişikliklerle karmaşık bir yapı ve mikro yapı kazanır ve böylece istenen özelliklerin temelini oluşturur. 

Caen, Fransa'daki CRISMAT laboratuvarında CNRS araştırmacısı olan malzeme bilimcisi Emmanuel Guilmeau, çalışmanın ilgili yazarı olan yeni sentetik malzemenin bakır, manganez, germanyum ve kükürtten oluştuğunu ve oldukça basit bir işlemle üretildiğini açıklıyor. Guilmeau,"Tozlar, önceden kristalize edilmiş bir faz oluşturmak için bilyalı öğütme ile basitçe mekanik olarak alaşımlanır ve daha sonra 600 santigrat derece ile yoğunlaştırılır. Bu süreç kolayca büyütülebilir” diyor.

Termoelektrik malzemeler ısıyı elektriğe dönüştürür. Bu, özellikle atık ısının değerli elektrik gücü olarak yeniden kullanıldığı endüstriyel süreçlerde kullanışlıdır. Tersine yaklaşım, örneğin akıllı telefonlarda veya arabalarda elektronik parçaların soğutulmasıdır. Bu tür uygulamalarda kullanılan malzemeler sadece verimli değil, aynı zamanda ucuz ve her şeyden önce sağlık için güvenli olmalıdır.

Bununla birlikte, bugüne kadar kullanılan termoelektrik cihazlar, en iyi dönüşüm verimliliğini sunan kurşun ve tellür gibi pahalı ve toksik elementlerden yararlanmaktadır. Daha güvenli alternatifler bulmak için Emmanuel Guilmeau ve ekibi, doğal bakır bazlı sülfür minerallerinin türevlerine yöneldi. Bu mineral türevleri esas olarak toksik olmayan ve bol elementlerden oluşur ve bazıları termoelektrik özelliklere sahiptir.

Şimdi ekip, aynı malzeme içinde iki kristal yapı gösteren bir dizi termoelektrik malzeme üretmeyi başardı. Emmanuel Guilmeau;"Sonuca çok şaşırdık. Genellikle kompozisyonu biraz değiştirmek, bu malzeme sınıfındaki yapı üzerinde çok az etkiye sahiptir" dedi. 

Ekip, manganezin küçük bir bölümünün bakır ile değiştirilmesinin, malzemenin elektronlar ve ısı için taşıma özelliklerini etkileyen birbirine bağlı nano alanlar, kusurlar ve uyumlu arayüzler içeren karmaşık mikro yapılar ürettiğini buldu.

Emmanuel Guilmeau, üretilen yeni malzemenin 400 santigrat dereceye (750 derece Fahrenheit ) kadar stabil olduğunu söylüyor; bu, çoğu endüstrinin atık ısı sıcaklık aralığı içinde oldukça iyi bir aralıktır. Bu keşfe dayanarak, daha ucuz ve toksik olmayan termoelektrik malzemelerin daha sorunlu malzemelerin yerini alacak şekilde tasarlanabileceğine inanıyor.

Makale:onlinelibrary.wiley.com