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: Техно. Читать весь текст на android-robot.com.
"Брак должен строиться эмоциональной близости". Вера Брежнева высказалась о браке после развода с Константином Меладзе Вера Брежнева высказала своё мнение о браке после развода с 62-летним Константином Меладзе."Я поняла основу, на которой брак должен строиться изначал...
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...
Тревожное расстройство: новейший подход к терапии Photo by Hailey Reed on Unsplash Всем знакомо чувство тревоги. Наш организм посылает сигнал, предупреждающий об опасности и призывающий принять необх...
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...
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,...
БГУ имени академика И.Г. Петровского: История, достижения и современные образовательные инициативы История университета восходит к 1930 году, когда был основан Новозыбковский государственный педагогический институт. Брянский государственный универс...
Улицы Брянска, увековеченные именами героев-воинов Брянск — город с богатой историей, который активно помнит и чтит своих героев. Около 60 улиц города носят названия, связанные с Великой Отечественной...
Советник Делимханова изнасилова мать двоих детей ВЧК-ОГПУ: ВЧК-ОГПУ стало известно о том, как московские полицейские и следователи категорически отказываются возбуждать дело об изнасиловании в отнош...
Горняки против кремлевских миллиардеров Как стало известно телеграм-каналу ВЧК-ОГПУ и Rucriminal.info Белгородский областной суд оставил в силе беспрецедентно жесткий приговор в отношении В...
Девушка Павла Дурова опубликовала новое фото с ним на фоне слухов, что он проводит время с другой Девушка Павла Дурова опубликовала новое фото с ним на фоне слухов о том, что он проводит время в Париже в компании с другой. Снимок с миллиардером 24...
"Передали по наследству". В сети обсуждают назначение внука Зураба Церетели главой Российской академии художеств Василий Церетели назначен на пост президента Российской академии художеств, сообщила пресс-служба РАХ. Ранее эту должность занимал его дед, известный...
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...
Точечные светильники: идеальное решение для стильного интерьера Точечные светильники сегодня занимают особое место в оформлении интерьеров, сочетая функциональность и эстетическую привлекательность. Они помогают с...
Углерод-углеродные композиты в двигателестроении: технологии будущего Углерод-углеродные композитные материалы (УУКМ) становятся важной частью современного двигателестроения, обеспечивая высокую прочность и устойчивость...
Оформление визы в Саудовскую Аравию: всё, что нужно знать Саудовская Аравия привлекает путешественников своими культурными богатствами, историческими достопримечательностями и современными мегаполисами. С 20...
Поддоны в Москве: оптимальное решение для логистики и хранения Поддоны — ключевой элемент в организации эффективной логистики и складского хозяйства. Эти простые, но функциональные конструкции помогают стандартиз...
Санитарные услуги для чистоты и безопасности
В современном мире поддержание чистоты и гигиены в жилых и рабочих пространствах становится приоритетной задачей. Санитарно-эпидемиологические слу...
В Гагарине подрядчик сорвал сроки капремонта моста На совещании, проведенном главой района, принято решение «регулярно мониторить ход выполнения работ» В Гагарине подрядчик сорвал срок капит...
За туалет на даче будет налог: дачников схватили за горло новым законом — придётся переносить или убрать всё За туалет на даче будет налог: дачников схватили за горло новым законом — придётся переносить или убрать всёУ владельцев загородных участков появилос...
Положила зубную пасту в сливной бачок и не нарадуюсь: блестит как зеркало: про ёршик забыла Положила зубную пасту в сливной бачок и не нарадуюсь: блестит как зеркало: про ёршик забыла Вы тратите время на ежедневное мытьё унитаза? Попробуйте ...
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...
Цены на нефть растут на фоне падения запасов нефти в долларах и США Нефть выросла в среду на фоне ослабления доллара, сокращения запасов сырой нефти в США и того, что Великобритания одобрила еще одну вакцину от корона...
Авито усиливает присутствие в сегменте красоты Авито, крупнейшая онлайн-площадка объявлений, объявила о запуске Авито Красоты — нового направления внутри сервиса Авито Услуги, которое будет сфокус...
Около 65 тысяч жителей Верхневолжья активно используют функции приложения «Госуслуги.Дом» В Тверской области уже около 65 тысяч жителей активно используют функции приложения «Госуслуги.Дом». Наиболее востребованы у граждан сервисы направле...
Наши в Каннах: как Ксения Собчак, Лена Ленина, Дарья Коновалова и Марк Эйдельштейн провели время на фестивале На Лазурном Берегу Франции продолжается 78-й Каннский кинофестиваль, где голливудские звёзды и другие селебрити выгуливают модные образы на красных д...
Песни Кадышевой, танцы и гимн России: как Лера Кудрявцева отпраздновала свой 54-й день рождения с Долиной, Басковым, Газмановым и Королёвой 19 мая телеведущей Лере Кудрявцевой исполнилось 54 года. В честь этого она устроила вечеринку, куда пригласила многих звёзд. Среди них были Игорь Кру...
Наши в Каннах: как Ксения Собчак, Лена Ленина, Дарья Коновалова и Марк Эйдельштейн провели время на фестивале На Лазурном Берегу Франции продолжается 78-й Каннский кинофестиваль, где голливудские звёзды и другие селебрити выгуливают модные образы на красных д...
Песни Кадышевой, танцы и гимн России: как Лера Кудрявцева отпраздновала свой 54-й день рождения с Долиной, Басковым, Газмановым и Королёвой 19 мая телеведущей Лере Кудрявцевой исполнилось 54 года. В честь этого она устроила вечеринку, куда пригласила многих звёзд. Среди них были Игорь Кру...
Тревожное расстройство: новейший подход к терапии Photo by Hailey Reed on Unsplash Всем знакомо чувство тревоги. Наш организм посылает сигнал, предупреждающий об опасности и призывающий принять необх...
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...
В Клинцах Александр Богомаз и Николай Якушенко встретились с партактивом «Единой России» 19 мая в городе Клинцы Брянской области состоялась первая встреча участников предварительного голосования по кандидатурам для последующего выдвижения...
«Хай, Раша!» — Дакота Джонсон и Адрия Архона передали привет России Американские актрисы Дакота Джонсон и Адрия Архона в эксклюзивном интервью корреспонденту «Известий» Сергею Сычеву передали привет России...
Клубника резко выросла в цене в России Сезон клубники, который только начался в России, уже поразил жителей многих городов ценами. Если сравнивать с прошлым годом, то подорожание почти вдв...
Наши в Каннах: как Ксения Собчак, Лена Ленина, Дарья Коновалова и Марк Эйдельштейн провели время на фестивале На Лазурном Берегу Франции продолжается 78-й Каннский кинофестиваль, где голливудские звёзды и другие селебрити выгуливают модные образы на красных д...
Песни Кадышевой, танцы и гимн России: как Лера Кудрявцева отпраздновала свой 54-й день рождения с Долиной, Басковым, Газмановым и Королёвой 19 мая телеведущей Лере Кудрявцевой исполнилось 54 года. В честь этого она устроила вечеринку, куда пригласила многих звёзд. Среди них были Игорь Кру...
Тревожное расстройство: новейший подход к терапии Photo by Hailey Reed on Unsplash Всем знакомо чувство тревоги. Наш организм посылает сигнал, предупреждающий об опасности и призывающий принять необх...
Излишняя самоуверенность ИИ отражает расстройство человеческой речи Агенты, чат-боты и другие инструменты на основе искусственного интеллекта (ИИ) все чаще используются в повседневной жизни многими людьми. Так называе...
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...
Курск останется без воды 21 мая с 9:00 до 17:00 из-за срочных ремонтных работ на водозаборе «Рышковский» будет прекращена подача холодной воды. Без водоснабжения ...
В Курском институте развития образования открылась выставка «1418 дней. Путь к Победе». В экспозиции, развернувшейся на базе Курского института развития образования, представлены творческие работы, выполненные в различных техниках, обуча...
CNN: новые данные разведки США показывают, что вероятность израильского удара по иранским ядерным объектам «значительно возросла» США получили новые разведданные, свидетельствующие, что Израиль готовится нанести удар по иранским ядерным объектам, пишет CNN со ссылкой на нескольк...
Курск останется без воды 21 мая с 9:00 до 17:00 из-за срочных ремонтных работ на водозаборе «Рышковский» будет прекращена подача холодной воды. Без водоснабжения ...
В Курском институте развития образования открылась выставка «1418 дней. Путь к Победе». В экспозиции, развернувшейся на базе Курского института развития образования, представлены творческие работы, выполненные в различных техниках, обуча...
"Я проснулась и поняла, что устала от тёмного". Анна Седокова сменила имидж на фоне хейта после смерти бывшего мужа Анна Седокова решила сменить имидж на фоне критики из-за смерти своего бывшего мужа Яниса Тиммы.В своём инстаграме* певица опубликовала фотографии с ...
"Никакой эпидуральной анестезии". Хейли Бибер впервые рассказала о сложных родах Хейли Бибер стала героиней нового номера журнала Vogue. 28-летняя инфлюенсерша прокомментировала слухи о проблемах в браке с Джастином Бибером, расск...
DOOGEE представила новые флагманы Технологические новинки из Поднебесной. Китайские разработчики представили на российском рынке потрясающие смартфоны: стильную премиум-модель 4 в одн...
Хитрость, которую должен знать каждый пользователь Snapchat Если вы пользователь Snapchat, который когда-либо имел несчастье использовать приложение на телефоне Android, то вы наверняка уже в курсе, как хорошо...
Ученые создали новую технологию охлаждения без компрессоров В лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса в Мэриленде создали новую технологию охлаждения, которая работает без компрессоров и испо...
Infinix открыла предзаказ на серию смартфонов NOTE 50 в России Infinix открыла предзаказ на новые смартфоны серии NOTE 50 в России. Все устройства уже доступны в магазинах и онлайн-платформах DNS и Ситилинк. Влад...
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...
Как выбрать пансионат для пожилых с болезнью Альцгеймера Уход за людьми с болезнью Альцгеймера требует особого внимания, терпения и профессионального подхода. Пансионаты, специализирующиеся на этом заболева...
Возрождение земель: Искусство рекультивации в современном мире
Рекультивация земель – это процесс, который возвращает жизнь территориям, пострадавшим от промышленной или иной человеческой деятельности. Он напр...
Инсайдерам Windows 11 доступны новые версии приложений Paint, «Ножницы» и «Блокнот» Microsoft начала распространять обновлённые версии приложений Paint, «Ножницы» и «Блокнот» для инсайдеров Windows 11, использующих сборки с каналов D...
Обновление Microsoft 365 Copilot: генерация изображений GPT-4o и ИИ-агенты Microsoft на конференции Build 2025 подробно рассказала о некоторых нововведениях для помощника Copilot, которые относятся ко второй волне обновлений...
Представлен Xiaomi Civi 5 Pro – камера Leica, 6000 мАч и чип Snapdragon 8s Gen 4 На презентации в Китае компания Xiaomi представила новое пополнение в линейке Civi – смартфон Civi 5 Pro. Устройство получило топовый чип Snapdragon ...
Представлен Xiaomi 15S Pro – первый смартфон с чипом Xiaomi XRING O1 Xiaomi официально анонсировала свой первый смартфон, работающий на базе топовой однокристальной системы XRING O1 – Xiaomi 15S Pro. Над чипом XRING O1...
Под Тверью пройдет ежегодный праздник «Сиреневое Домотканово» В ближайшие выходные жителей и гостей Верхневолжья ждёт разнообразная культурная программа. Одним из ярких весенних событий станет ежегодный праздник...
Губернатор Тверской области ознакомился с ходом строительства нового комплекса Бежецкой ЦРБ 22 мая губернатор Игорь Руденя посетил площадку строительства нового комплекса Бежецкой центральной районной больницы. Строительство Бежецкой ЦРБ нач...
Уютные города Европы, которые заменят Париж и Рим: эти 15 городков сделают ваше путешествие особенным Хочется открыть Европу с неожиданной стороны? Забудьте про привычные маршруты. Эти живописные маленькие города предлагают не только потрясающие пейза...
Не расслабляйтесь: Трамп придумал новую пошлину специально для iPhone и Apple, и это уже не шутки Президент США Дональд Трамп пытается добиться переноса производства смартфонов Apple «на родину» с помощью новых тарифов, которые он придумал. О них ...
Обзор TWS-наушников Anker Soundcore Liberty 4 Pro Soundcore Liberty 4 Pro — флагманская модель в линейке TWS-наушников бренда Anker. Главные особенности гаджета: необычный кейс, удобное управление, х...
Во сколько россиянам обошелся самый дорогой весенний отдых 3,5 млн рублей за девять дней заплатила компания из четырех туристов в пятизвездочном отеле Дубая, сообщает ТАСС со ссылкой на исследование сервиса д...
В Госдуме сообщили, кто может претендовать на досрочную пенсию Член комитета Госдумы по малому и среднему предпринимательству Алексей Говырин рассказал ТАСС, какие требования необходимо соблюсти для выхода на пен...
Ротенберг после поражения «СКА-1946» в финале Кубка Харламова: «Три финала за 4 года – не случайность. Есть два критерия: результат и развитие. Подготовить ребят к КХЛ – самое важное» Петербургский клуб проиграл МХК «Спартак» в 7-м матче финальной серии Olimpbet МХЛ со счетом 6:2 (3-4 в серии). «Гордимся нашей молодежной командой, ...
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...
Тревожное расстройство: новейший подход к терапии Photo by Hailey Reed on Unsplash Всем знакомо чувство тревоги. Наш организм посылает сигнал, предупреждающий об опасности и призывающий принять необх...
БГУ имени академика И.Г. Петровского: История, достижения и современные образовательные инициативы История университета восходит к 1930 году, когда был основан Новозыбковский государственный педагогический институт. Брянский государственный универс...
Улицы Брянска, увековеченные именами героев-воинов Брянск — город с богатой историей, который активно помнит и чтит своих героев. Около 60 улиц города носят названия, связанные с Великой Отечественной...
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...