이 다이어그램은 연구원은 어떻게 전기 에너지가 존재하에서의 샘플 Fe3Ga. 신용:©2020Sakai et al

얇은 철 기반 발전기는 폐열을 사용하여 소량의 전력을 공급합니다.연구원들은 무독성 물질로 열에너지를 전기로 변환하는 방법을 발견했습니다. 물자는 그것의 관계되는 풍부를 주어 극단적으로 싼 주로 철이다. 이 물질을 기반으로 한 발전기는 원격 센서 또는 웨어러블 장치와 같은 소형 장치에 전력을 공급할 수 있습니다. 물자는 얇을 수 있습니다 그래서 각종 모양으로 형성될 수 있었습니다.

무료 점심이나 자유 에너지 같은 것은 없습니다. 하지만 경우에 당신의 에너지 수요가 충분히 낮은,예를 들어 말의 경우에 작은 센서의 종류가 다음 방법을 활용하는 열에너지를 공급하는 전력선 또는 건전지. 연구원의 아키토 사카이와 그룹 구성원에서 자신의 실험실에서 동경대학 연구소에 대한 고체 물리학과 물리학과,교수에 의해 주도 사토루는된’나카추지에서 응용물리학과,교수에 의해 주도 료타로 아리,조치를 취했습니다 이 목표를 향해 함께 혁신적인 철 기반 열전 소재입니다.

열전 장치에 따라 변칙적인 네른스트 효과(왼쪽)및 제벡 효과(오른쪽). (V)는 전류의 방향,(T)온도 구배 및(M)자기장을 나타냅니다. 신용:©2020 년에 사카이 et al.

“지금까지,모든 학문에 열전성에 초점을 설립하지만 제한된 Seebeck 효과,”said 된’나카추지. “대조적으로,우리는 변칙적 인 Nernst 효과(ANE)라고 불리는 비교적 덜 친숙한 현상에 초점을 맞추었다.”

ANE 는 적절한 재료의 표면을 가로 지르는 온도 구배의 방향에 수직 인 전압을 생성합니다. 는 현상을 도울 수 있의 디자인을 간편하게 할 수 있도록 열전기 발전기의 변환 효율을 경우에는 바로 자료를 더 쉽게 사용할 수 있습니다.

다이어그램을 표시 절 웹 구조에 대한 책임의 변칙적인 네른스트 효과가 있다. 신용:©2020 년에 사카이 et al.

“우리는 물질이 75%철 및 25%알루미늄(Fe3Al)또는 갈륨(Fe3Ga)라는 프로세스에 의해 도핑,”고 말했다 Sakai. “이것은 ANE 를 크게 밀어주었습니다. 우리는 도핑되지 않은 샘플에 비해 전압이 20 배 점프하는 것을 보았습니다.이 샘플은보기에 흥미로 웠습니다.”

이번이 처음은 아 팀을 보여 주었 ANE 지만,이전 실험에 사용되는 재료가 적은 쉽게 사용할 수 있으며 보다 더 비싼 철. 의 매력은 이 장치는 부분적으로 낮은 비용 및 비독성 성분이지만,또한다는 사실에 만들 수 있습막 형성할 수 있도록 성형에 맞게 다양한 응용 프로그램.

“얇고 유연한 구조를 작성할 수 있습니다 수확 에너지보다 더 효율적으로 발전기를 기반으로 제벡 효과가 있다”고 설명했 Sakai. “나는 우리의 검색로 이어질 수 있 열전 기술을에 전력을 착용할 수 있는 장치,원격 센서에서 액세스 할 수없는 장소는 배터리는 실용적,그리고 더 많은.”

전에 최근의 이런 종류의 개발에서 재료 과학 것 주로에 대해서 반복되는 반복하고 개선에서 실험을 했다 모두 시간과 비용이 많이 소요. 그러나 팀에 크게 의존하는 계산 방법에 대한 수치적 계산을 효과적으로 시간을 줄이는 아이디어와의 증거는 성공이다.

“수치 계산에 크게 기여한 우리의 검색;예를 들어,고속 자동적인 계산을 보 적합한 물질을 테스트하는,”said 된’나카추지. “그리고 첫번째 원칙을 기반으로 계산 양자 역학에 바로 가기의 프로세스 분석 전자 구조는 우리는 전화 절줄은 매우 중요한 실험.”

“지금까지 이런 종류의 숫자 계산은 엄청나게 어렵다,”아리. “그래서 우리는 우리의 자료뿐만 아니라 우리의 계산 기술도 다른 사람들에게 유용한 도구가 될 수 있기를 바랍니다. 우리는 모두 언젠가 우리의 발견에 기반한 장치를보고 싶어합니다.”

참조: “철-기반 바이너리 ferromagnets 가로 열전 변환”의 아키토 사카이,Susumu 미나미,다카시 Koretsune,태자 첸,토모야 히고,왕양명,타쿠야 Nomoto,Motoaki 히라야마,신지 지팡이,다이스케 니시오-Hamane,Fumiyuki Ishii,료타로 아리 그리고된’나카추지,27 월,2020 년다.
도이:10.1038/s41586-020-2230-z

이 작품은 부분적으로 지원하는 크레스트(JPMJCR18T3),PRESTO(JPMJPR15N5),일본 과학 및 기술 기관에 의하여,보조금에 대한 과학적인 연구에서는 혁신적인 지역(JP15H05882 및 JP15H05883)에서 교육부,문화,스포츠,문화 및 체육 활동등을 위한 편의시의 일본과금에 대한 과학적인 연구(JP16H02209,JP16H06345,JP19H00650) 에서 일본 사회의 홍보를 위한 과학(JSP). 작업에 대한 첫 번째 원칙 계산에 의해 부분적으로 지원되었 JSP 를 부여-에 원조를 위한 과학적인 연구에서는 혁신적인 지역(JP18H04481 및 JP19H05825)및 문부과학성적으로 사회과 과학적인 우선순위 문제는(새로운 창작에 기능적인 장치와 고성능 소재를 지원하는 차세대 산업)에 부딪히 사용하여 포스트-K 컴퓨터(hp180206 및 hp190169).