Ученые нашли способ превращать «потерянное» тепло серверов и электромобилей в электричество

Исследователи заставили тепло «застревать» внутри кремния ради получения энергии

Ученые из южнокорейского университета POSTECH разработали технологию, которая может заметно повысить эффективность преобразования тепла в электричество — без использования редких и дорогостоящих материалов. В основе разработки лежит необычная структура кремния. Вместо традиционных сплошных кремниевых нанопроводов исследователи создали полые кремниевые нанотрубки, которые значительно эффективнее удерживают тепло.

По результатам экспериментов теплопроводность таких нанотрубок снизилась на 70% по сравнению со сплошными структурами. Даже при одинаковой площади поверхности снижение составило около 33%.

Ключевую роль сыграл эффект локализации фононов — квазичастиц, отвечающих за перенос тепла в твердых телах. Если в обычном кремнии тепло распространяется относительно свободно, то в полых нанотрубках часть тепловой энергии фактически «запирается» внутри структуры и рассеивается значительно медленнее.

Ранее считалось, что подобный эффект труднодостижим при комнатных температурах в простых структурах. Однако исследователям удалось добиться его проявления при комнатных температурах, используя сравнительно простую конструкцию.

Разработка может оказаться особенно востребованной на фоне роста энергопотребления в современных отраслях — от дата-центров для искусственного интеллекта и электромобилей до промышленного производства.

Главное преимущество технологии — использование обычного кремния вместо редких элементов вроде висмута и теллура, которые традиционно применяются в термоэлектрических системах и отличаются высокой стоимостью и ограниченной доступностью.

По мнению авторов исследования, совместимость с существующими технологиями производства микросхем может ускорить внедрение таких решений и развитие устройств, превращающих «потерянное» тепло в полезную электроэнергию.