Французские исследователи разработали материал, который предлагает новые возможности для выработки электроэнергии из тепла. Минерал, состоящий из меди, марганца, германия и серы, имеет микроструктуру, которая делает его электроны подвижными и придает материалу перспективные термоэлектрические свойства. Кроме того, он состоит из нетоксичных, доступных элементов и может легко производиться.
Новый термоэлектрический материал был разработан командой Эммануэля Гильмо из лаборатории CRISMAT. В поисках его ученые исследовали производные природных минералов, содержащих медь, марганец, германий и серу, то есть состоящих из нетоксичных элементов, обычно встречающихся в земной коре.
Чтобы усилить довольно слабые термоэлектрические свойства минерала, исследователи заменили в нем небольшую часть марганца на медь, создав кристаллическую структуру со сложными микроструктурами. В результате этот синтетический минерал получил две кристаллические структуры в одном материале.
Это изменение кристаллической микроструктуры усилило термоэлектрические свойства минерала. Он превратился из полупроводника с относительно высоким сопротивлением в металлоподобный проводящий материал. При этом теплопроводность продолжала падать вплоть до температуры около 450 °С.
В результате синтетический медный минерал образует термоэлектрический материал, который нетоксичен, дешев и может использоваться при относительно высоких температурах. Это объясняется тем, что необходимая кристаллическая структура остается стабильной при температуре до 400 градусов, что находится в пределах обычного диапазона температур отработанного тепла на многих промышленных предприятиях.
По мнению исследователей, синтетические минералы такого типа открывают хорошие возможности для использования в качестве эффективных термоэлектрических материалов. Кроме того, порошки просто механически приводятся в докристаллический сплав с помощью процесса шарового помола, а затем уплотняются при температуре 600 °С. Этот процесс возможен и в более крупных масштабах.
