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: Технологии и Наука. Читать весь текст на android-robot.com.
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,...
Биткоин уверенно обновляет максимумы Влияние на рынок:3Картина рынкаКапитализация рынка в четверг утром превышала $3.5 трлн., позже немного отступив ниже этого круглого уровня. Интересно...
Биткоин на подступах к вершине, Крипторынок пока разгоняется Влияние на рынок:3Картина рынкаКапитализация рынка выросла на 2% за последние 24 часа до $3.37 трлн. Это на 8.5% ниже январских исторических пиков. О...
В Курском цирке состоялось очередное представление премьеры военно-патриотического спектакля «Парад Великой Победы» Артисты Курского цирка поделились тонкостями своей профессии и работой за кулисами. О том, как проходила подготовка к военно-патриотическому спектакл...
«Мешки с песком и полная готовность» В Курске в рамках КТО проходит Единый Государственный экзамен В Курске начинается основной период сдачи Единого Государственного экзамена. 23 мая 2025 года выпускники школ соловьиного края сдают три предмета: ли...
Анонс Windows 11 Insider Preview Build 26120.4161 (канал Beta) Добрый вечер, друзья! Microsoft выпустила новую предварительную сборку Windows 11 (версия 24H2) под номером 26120.4161 (KB5058515) для участников про...
Анонс Windows 11 Insider Preview Build 27863 (канал Canary) Добрый вечер, друзья! Microsoft выпустила новую предварительную сборку Windows 11 под номером 27863 для участников программы Windows Insider, использ...
В Брянске начался третий трудовой семестр студотрядов области На Славянской площади в Советском районе областного центра сегодня, 27 мая, дан старт третьему трудовому семестру студотрядов региона. Участниками ме...
Отличный повод бросить курить! Курение — это не просто вредная привычка, это глобальная эпидемия, уносящая ежегодно до 8 миллионов жизней. Миллион из них — жертвы пассивного курени...
Крипторынок откладывает ралли Влияние на рынок:2Картина рынкаКапитализация рынка выросла на 0.5% за последние 24 часа до $3.44 трлн., но это ниже внутридневных пиков вторника у $3...
Биткоин воспользовался временной слабостью доллара Влияние на рынок:2Фискальные проблемы и тарифная неразбериха подрывают доверие к доллару США. Воспользоваться потерей интереса к «американцу&ra...
Motorola представила смартфон Edge 2025 Motorola анонсировала свой новейший смартфон Edge 2025, который пришёл на смену прошлогодней модели Edge. Новинка стала первым смартфоном на базе про...
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...
Топ 5 - Лучшие проекторы с аккумуляторами За яркость проекторов с аккумуляторами приходится переплачивать в 3-6 раз больше по сравнению с обычными моделями, поэтому приобретать такой проектор...
ТОП 5 - Лучшие LED/LASER проекторы для домашних кинотеатров LED/LASER проекторы пока так и не приблизились по ценам к ламповым моделям, а их уже вытесняют большие телевизоры, которые стремительно дешевеют Наст...
mindmoney отзывы: Реальные истории успеха и трудностей в MindMoney MindMoney — международный брокер нового поколения MindMoney — это современный брокер, предлагающий своим клиентам доступ к широкому спектру финансовы...
Нежная творожная запеканка в духовке: классика и вариации Творожная запеканка — это не только вкус детства, но и универсальное блюдо, которое легко адаптировать под разные вкусы и предпочтения. В духовке она...
Без кредитов и компромиссов: Наталья Штурм похвасталась трехэтажным домом в Подмосковье Певица Наталья Штурм стала хозяйкой загородного дома в Подмосковье. Об этом она сообщила в личном блоге. По словам Штурм, она приобрела дом без ипоте...
Сочи и Петербург собрали лучших специалистов по спортивной медицине В Сочи и Санкт-Петербурге прошли два масштабных события под эгидой Научно-образовательного института «ММЦ» — XII Международная конф...
Брянскую область в финале Всероссийского конкурса «Моя страна – моя Россия» представят два участника В финал Всероссийского конкурса «Моя страна – моя Россия» – проекта президентской платформы «Россия – страна возможностей» прошли 300 сильнейших учас...
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...
HONOR представил серию 400_400 Pro в Китае рекордная батарея 7200 мАч, мощный процессор и защита по стандартам IP69+IP69 В Шэньчжэне состоялась презентация новой серии HONOR 400, в рамках которой бренд HONOR, мировой лидер в создании экосистемы устройств с искусственным...
Новый проектор Wanbo Vali 1 уже в России Компания diHouse представляет на российском рынке новый портативный Full HD-проектор – Wanbo Vali 1. Модель разработана с фокусом на геймерскую аудит...
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...
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...
Фондовый рынок, Daily history за 2 июня 2025 г. Индекс Изменение, пункты Цена закрытия Изменение, % NIKKEI 225 -494.43 37470.67 -1.3 Hang Seng -131.8 23157.97 -0.57 KOSPI 1.3 2698.97 0.05 ASX 200 -...
Валютный рынок, Daily history за 2 июня 2025 г. Валютная пара Цена закрытия Изменение, % AUDUSD 0.64901 0.89 EURJPY 163.211 0.03 EURUSD 1.14401 0.81 GBPJPY 193.186 -0.15 GBPUSD 1.35432 0.67 NZDUSD ...
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...
Nintendo стремится повторить успех Switch с новой консолью Nintendo надеется повторить ошеломительный успех Switch, когда ее новая консоль более высокого уровня поступит в продажу в четверг. Ожидается, что пе...
Судья Google Search изучает возможности искусственного интеллекта в разрешении судебных споров Федеральный судья, который будет решать, как ограничить монополию Google в поиске, также учитывает ее преимущества в области искусственного интеллект...
Skyworth запускают продажи первых в мире телевизоров с функцией AI Karaoke Главной особенностью новинок является функция Karaoke на базе искусственного интеллекта, впервые интегрированная в телевизор. Технология Al Vocal Rem...
HONOR представил серию 400_400 Pro в Китае рекордная батарея 7200 мАч, мощный процессор и защита по стандартам IP69+IP69 В Шэньчжэне состоялась презентация новой серии HONOR 400, в рамках которой бренд HONOR, мировой лидер в создании экосистемы устройств с искусственным...
Курскую молодёжь готовят к активному политическому будущему В Курске прошла состоится образовательная встреча участников проекта «ПолитЗавод», в рамках которой их ознакомили с тонкостями законодате...
Курянка добилась аннулирования ипотеки за разрушенное жильё в приграничье Жительница посёлка Глушково Курской области лишилась, купленной в ипотеку квартиры, после прилёта снаряда ВСУ в жилой дом, с начала масштабной атаки ...
Топ 5 - Лучшие проекторы с аккумуляторами За яркость проекторов с аккумуляторами приходится переплачивать в 3-6 раз больше по сравнению с обычными моделями, поэтому приобретать такой проектор...
ТОП 5 - Лучшие LED/LASER проекторы для домашних кинотеатров LED/LASER проекторы пока так и не приблизились по ценам к ламповым моделям, а их уже вытесняют большие телевизоры, которые стремительно дешевеют Наст...
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...
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...
В Россию приехали новые наушники CMF Buds 2, 2 Plus и 2a На российский рынок вышли новые модели беспроводных наушников от бренда CMF by Nothing. Компания diHouse начала продажи сразу трёх новинок — CMF Buds...
Nintendo Switch 2 доступен в России: стали известны цены 5 июня компания Nintendo официально объявила о запуске продаж консоли нового поколения — Nintendo Switch 2. Приставка уже доступна для заказа на плат...
Трамп высказался за прекращение господдержки компаниям Илона Маска в США Президент США Дональд Трамп предложил прекратить субсидии и контракты государственным компаниям предпринимателя Илона Маска, чтобы сэкономить бюджету...
Трамп: Я покончил с «Северным потоком – 2» Президент США Дональд Трамп на встрече с канцлером Германии Фридрихом Мерцем в Белом доме заявил, что это он «покончил» с газопроводом «Северный пото...
Фонд Юрия Лужкова поможет воплотить научные идеи победителей «АртПрома» 21 мая в Самаре стартовал международный фестиваль креативных технологий «АртПром», организованный Фондом всестороннего развития детей и молодежи «От ...
Фонд Юрия Лужкова поддержит грантом молодых инженеров и изобретателей на фестивале «АртПром» Фонд Юрия Лужкова примет участие в международном фестивале креативных технологий «АртПром» и предоставит премию в размере 300 тысяч рублей для поддер...
«С сыном Саддама Хусейна общались постоянно. Удей говорил: «Мне нужны как раз такие люди, способные высказывать мнение». Советский тренер Возняк о работе в Ираке Возняк – заслуженный тренер СССР по легкой атлетике, в феврале ему исполнилось 90 лет. Специалист работал на Кубе, в Ираке, Чили, Аргентине и других ...
«Ника 875 дней не стартовала, все потраченные на нее государством средства вернули. Двойных стандартов быть не должно». Рудковская о том, что ФФККР не отпускает Жилину Накануне олимпийский чемпион Алексей Ягудин заявил, что не видит разницы в переходах Жилиной и Самоделкиной. Софья Самоделкина с прошлого сезона пред...
Игровой смартофн RedMagic 10S Pro получил разогнанный Snapdragon 8 Elite, батарею на 7050 мАч и активное охлаждение В мае этого года в Китае состоялась презентация флагманского смартфона RedMagic 10S Pro. Теперь новинка официально вышла на мировой рынок. В основе г...
Представлен OnePlus 13s – глобальная версия компактного OnePlus 13T OnePlus анонсировала в Индии компактный флагманский смартфон OnePlus 13s. Новинка представляет собой глобальную версию OnePlus 13T, выпущенного в Кит...
Почему ваши умные пылесосы такие умные Когда речь заходит о роботах-пылесосах, которые не просто убирают, а делают это с умом, бренд Dreame неизменно всплывает в разговоре. Чтобы понять, к...
i5-14600KF сравнили с Ryzen 7 7700 В одном из выпусков на YouTube-канале Odin Hardware продемонстрировали, как в играх в 1080р ведут себя процессоры i5-14600KF и Ryzen 7 7700. Cyberpun...
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...
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...
Фетисов о матче КХЛ и НХЛ: «Путин отдал тонкий пас Трампу в плане налаживания отношений. Наш президент очень грамотно и своевременно раскрыл эту тему» Ранее президент США Дональд Трамп поддержал предложение Владимира Путина об организации матчей в США и России между российскими и американскими хокке...
«Блочные войны» в Колхозном переулке Смоленска: кто прав в «восстании» автовладельцев Бетонные блоки перегораживают проезд в Колхозном переулке в районе домов №№19 и 19а. Smolnarod попытался разобраться в истории соседских «войн&#...
Свидетели по делу экс-главы Гагаринского района Романа Журавлева меняют показания Сразу два ключевых свидетеля, которые на этапе следствия изобличали бывшего главу района, на судебном заседании «забыли» о том, как он оказывал на ни...
Ультразвуковая зубная щетка обещает безболезненную проверку скрытых проблем с деснами При посещении стоматолога вы, возможно, помните, как вас тыкали и кололи тонким металлическим инструментом, чтобы проверить зубы и десны. Эта техника...
Инвестиции в европейские центры обработки данных превысят 100 млрд евро к 2030 году Первый отчет EUDCA о состоянии рынка показывает, что европейская индустрия центров обработки данных привлечет стремительный рост инвестиций, несмотря...
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 ...