Ученые разработали метод преобразования «потерянного» тепла серверов и электромобилей в электроэнергию

Исследователи заставили тепло «застревать» внутри кремния ради получения энергии

Специалисты из южнокорейского университета POSTECH разработали методику, которая может значительно улучшить эффективность преобразования тепла в электрическую энергию — без привлечения редких и дорогих материалов. В основе этой технологии лежит уникальная структура кремния. Вместо привычных сплошных кремниевых нанопроводов ученые создали полые кремниевые нанотрубки, которые гораздо лучше удерживают тепло.

Эксперименты показали, что теплопроводность этих нанотрубок уменьшилась на 70% по сравнению с цельными структурами. Даже при равной площади поверхности снижение составило примерно 33%.

Ключевую роль здесь сыграл эффект локализации фононов — квазичастиц, отвечающих за передачу тепла в твердых телах. В обычном кремнии тепло распространяется довольно свободно, тогда как в полых нанотрубках часть тепловой энергии фактически «запирается» внутри структуры и рассеивается гораздо медленнее.

Ранее считалось, что подобный эффект трудно достичь при комнатных температурах в простых конструкциях. Тем не менее, исследователи сумели добиться его проявления при комнатной температуре, используя относительно простую конструкцию.

Эта разработка может стать особенно актуальной на фоне увеличения энергопотребления в современных отраслях — от дата-центров для искусственного интеллекта и электромобилей до промышленного производства.

Главное преимущество технологии заключается в использовании обычного кремния вместо редких элементов, таких как висмут и теллур, которые традиционно применяются в термоэлектрических системах и отличаются высокой ценой 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.