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: Наука. Читать весь текст на android-robot.com.
«Почему он не в колонии?»: Известный адвокат возмущена «щадящим» условным сроком для Навального Лидеру ФБК в 2017 году продлили испытательный срок до 2020 года. Адвокат Сталина Гуревич вновь призывает МВД обратить пристальное внимание на персону...
Уже отпустили? Экс-глава Раменского района активничал в соцсети после ареста за якобы убийство любовницы Проверка на полиграфе косвенно подтвердила вину Андрея Кулакова, сообщают СМИ. После задержания экс-главы Раменского района, на странице подозреваемо...
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...
В Казахстане выставили на продажу советский кабриолет за 99 млн рублей На классифайдах обнаружен редкий парадный ЗиС-110Б, который выпускали ограниченным тиражом в 1950-е годы. В Казахстане вернули в исходное состояние к...
Автокультура открывает сезон классического ралли Гонка стартовала у московского музея Моторы Октября и предварялась экскурсией по нему. Финиш состоялся за городом, в отеле Hilton Garden Inn Moscow N...
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,...
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...
Apple тестирует 200 Мп камеру: следующее поколение iPhone готовится к мегапиксельной гонке Apple может последовать примеру Samsung и других производителей, тестируя 200-мегапиксельную камеру для будущих моделей iPhone. Об этом сообщает надё...
Samsung рассматривает слияние подразделения System LSI с Foundry из-за снижения показателей Samsung Electronics может провести крупную реорганизацию внутри своей полупроводниковой империи. По информации южнокорейского издания SEDaily, руково...
В России рекордно выросла доля альтернативных сделок с жильем Доля альтернативных сделок на вторичном рынке жилья достигла рекорда, пишет «Коммерсант». В январе — апреле 2025 года на вторичном рынке Москвы и Под...
«Джокер» для оплаты: ВТБ назвал самое популярное платежное средство среди россиян Россияне выбирают банковские карты для безналичной оплаты из-за универсальности, надежности и бонусов в программе лояльности, выяснил ВТБ. Результаты...
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...
Граймс сообщила о новых сложностях на фоне проблем со здоровьем у её сына от Маска Граймс сообщила о возникновении новых сложностей на фоне проблем со здоровьем у её сына от Илона Маска и конфликта с самим миллиардером. Таким образо...
Звезда нулевых Аманда Байнс сделала новую татуировку Звезда нулевых Аманда Байнс, которая ушла из кино на фоне алкогольной и наркотической зависимостей, рассказала, что сделала новую татуировку. По слов...
Realme GT 7 и GT 7T с батареями на 7000 мАч и зарядкой 120 Вт вышли на мировой рынок Realme анонсировала глобальные версии Realme GT 7 и Realme GT 7T. Обе новинки оснащены чипсетами MediaTek Dimensity, массивными аккумуляторами ёмкост...
Lenovo Legion Go S на SteamOS на 20% производительней Windows-версии Lenovo представила две версии своего игрового карманного компьютера Legion Go S на выставке CES 2025 в январе прошлого года. Версия на SteamOS только...
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 ...
Алиса получила обновления: быстрые команды и улучшенный чат После майских праздников Яндекс представил обновления для Алисы и устройств с её поддержкой. Теперь виртуальный ассистент стал ещё удобнее и понятнее...
Mistral представила Codestral Embed — модель кодовых эмбеддингов, которая опережает OpenAI и Cohere Французская компания Mistral выпустила Codestral Embed — свою первую модель для создания кодовых эмбеддингов, которая, по данным компании, опережает ...
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...
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 ...
Кто не обработал смородину, крыжовник, вишню в начале июня — соберёт мелкий «бисер»: раствор для крупных ягод с сухим отрывом Кто не обработал смородину, крыжовник, вишню в начале июня — соберёт мелкий «бисер»: раствор для крупных ягод с сухим отрывомЕсли вы не обработали яг...
Теперь запрещено с 10:00 до 22:00 — новое правило для тех, кто водит машину Теперь запрещено с 10:00 до 22:00 — новое правило для тех, кто водит машину С 10:00 до 22:00 регионы России вводят двойной запрет: для грузовиков — н...
Росфинмониторинг с 1 июня сможет блокировать денежные переводы россиян Транзакции приостановят, если сочтут их сомнительными, объяснили в ведомстве. Отказ в проведении операции будет действовать до 10 дней — в зависимост...
Экономист Благова: бензин за лето будет дорожать в два раза быстрее Летом цены на бензин взлетают стремительно, объяснила кандидат экономических наук Софья Благова. По её словам, это связано с сезонным повышением спро...
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...
"Абсолютная пошлость". Николай Цискаридзе о фильме "Анора", скандальном дебюте Марии Шуваловой в Большом театре, Максиме Галкине* и Алле Пугачёвой 51-летний Николай Цискаридзе дал развёрнутое интервью Лауре Джугелии. В нём он высказался о недавнем скандале вокруг дебюта в Большом театре Марии Шу...
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...
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...
ЦСКА взял Кубок в серии пенальти, Акинфеев стал самым титулованным футболистом России, Пиастри выиграл Гран-при Испании, «МЮ» купил Кунью и другие новости 1. ЦСКА выиграл Фонбет Кубок России, одолев «Ростов» в Суперфинале. Единственный гол в основное время отменили, а в серии пенальти Игорь Акинфеев отб...
Доллар завершил отскок, вернувшись к долгосрочному снижению Влияние на рынок:3Американский доллар укреплял важность поддержки, отскакивая в начале недели от уровней вблизи 98.7. Доллар выкупают из этой области...
Биткоин пятится назад, альткоины теряют кратно больше Влияние на рынок:2Картина рынкаКапитализация рынка снизилась на 2.2% за день и более чем на 4.6% за семь дней до уровня $3.34 трлн. Колебания Биткоин...
Обзор системы жидкостного охлаждения Thermalright Frozen Infinity 360 White Вы заметили, насколько доступными стали системы жидкостного охлаждения формата AIO? Пару лет назад за 50-60$ в магазинах не так уж и просто было найт...
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...
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...
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...
«Почему он не в колонии?»: Известный адвокат возмущена «щадящим» условным сроком для Навального Лидеру ФБК в 2017 году продлили испытательный срок до 2020 года. Адвокат Сталина Гуревич вновь призывает МВД обратить пристальное внимание на персону...
Уже отпустили? Экс-глава Раменского района активничал в соцсети после ареста за якобы убийство любовницы Проверка на полиграфе косвенно подтвердила вину Андрея Кулакова, сообщают СМИ. После задержания экс-главы Раменского района, на странице подозреваемо...
В Брянской области проходит неделя сохранения здоровья детей Сохранение здоровья детей– одна из основных задач в сфере защиты интересов детства. Формирование здорового образа жизни населения, профилактика и кон...
«Территория Ритма» собирает Россию на форуме социальных изменений С 4 по 7 сентября 2025 года в Нижегородской области пройдет международный инклюзивный форум лидеров социальных изменений «Территория Ритма». Это уник...
Как безопасно купить автомобиль: особенности и этапы, плюсы обращения в DSS Group Покупка автомобиля – всегда радостное и в то же время волнительное событие, к реализации которого нужно подходить серьезно и основательно. Чтобы выбр...
Рефинансирование кредитной карты: ключевые преимущества, основные этапы процедуры Кредитные карты являются удобными инструментами, дающими возможность распоряжаться денежными средствами по мере необходимости. Однако вследствие непр...
В МИД РФ назвали манипуляцией договоренностями отказ Киева принять тела военных Украинская сторона манипулирует договоренностями, достигнутыми в рамках переговоров в Стамбуле. Киевский режим отказывается забрать тела своих погибш...
«Музыка Фадеева неземная!»: SHAMAN представил песню для «Интервидения» Любовь в новой песне SHAMAN и Максима Фадеева «Прямо по сердцу» сносит на своем пути все, стирает сомнения, страх, боль, оставляя светлую...
Проверят дачу без председателя с 14 июня: за такой забор на участке ждите штраф — всего 1 условие Проверят дачу без председателя с 14 июня: за такой забор на участке ждите штраф — всего 1 условиеВашу дачу могут проверить без предупреждения, и забо...
Положите ложку на подоконник, когда уезжаете из дома: мигом решите эту проблему — результатом будете потрясены Положите ложку на подоконник, когда уезжаете из дома: мигом решите эту проблему — результатом будете потрясеныЭтот метод создаёт психологический барь...
Безопасное лето для детей Брянского района Уважаемые родители! Летний период несет в себе не только радость долгожданных каникул, возможность загорать и купаться, но и высокие риски для детей....
Биткоин повернулся к росту, а Ethereum продолжает биться с 200-дневной MA Влияние на рынок:2Картина рынкаКапитализация рынка на уровне $3.32 трлн. сохраняется примерно на том же уровне, что днём ранее. С началом нового меся...
Доллар завершил отскок, вернувшись к долгосрочному снижению Влияние на рынок:3Американский доллар укреплял важность поддержки, отскакивая в начале недели от уровней вблизи 98.7. Доллар выкупают из этой области...
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...
"С Гришей мой крейсер поплыл чуть-чуть быстрее". 19-летняя невеста Григория Лепса ответила на критику со стороны Филиппа Киркорова Невеста 62-летнего Григория Лепса, Аврора Киба ответила на слова Филиппа Киркорова о том, что она "не является личностью". В своём инстаграме* девушк...
Девять женщин обвинили Джареда Лето в груминге и непристойном поведении В Airmail вышел материал о 53-летнем Джареде Лето: девять женщин обвинили его в груминге и непристойном поведении.О Джареде давно ходили слухи, что о...
"До сих пор не понимаю, в чём меня обвиняют". Павел Дуров дал новое интервью Такеру Карлсону — об аресте, режиме в 200 отжиманий, Telegram и отказе от телефона 40-летний миллиардер и основатель Telegram Павел Дуров, который сейчас находится под судебным надзором во Франции по делу об отказе Telegram сотрудни...
"Не оправдывайте его". Алсу намекнула на желание помириться с Яном Абрамовым Алсу намекнула на возможное примирение с бывшим мужем Яном Абрамовым. Такой вывод сделали её поклонники из поста, который 41-летняя певица опубликова...
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...
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...
SpaceX начинает снос стартового комплекса ULA для 76 ежегодных запусков Starship Военно-воздушные силы США приблизились к окончательному разрешению SpaceX использовать одну из крупнейших стартовых площадок на Космической базе ВВС ...
ИИ-блог Anthropic закрылся после месяца работы: что пошло не так? Компания Anthropic неожиданно закрыла свой экспериментальный блог Claude Explains, посвящённый возможностям языковой модели Claude. Блог, просущество...
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...