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.
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...
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...
Изыскания для строительства: основа успешного проектирования и безопасного строительства Процесс строительства является многогранным и сложным, включающим множество этапов, начиная от проектирования и заканчивая сдачей объекта в эксплуата...
Где применяется струя бобра? Струя бобра – это уникальное натуральное средство, которое добывается из желез бобров. Используется в различных областях, включая медицину, парфюмери...
Сергей Кириенко обсудил с Александром Хинштейном подготовку Курска к 1000-летию Врио губернатора Курской области Александр Хинштейн представил первому заместителю руководителя Администрации Президента России Сергею Кириенко проек...
В Курске предприниматели обсудили внедрение дизайн-кода для торговых павильонов В Торгово-промышленной палате Курской области прошёл круглый стол, посвящённый актуальным проблемам бизнеса в условиях режима контртеррористической о...
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,...
«Мы больше не андердоги»: как The Witcher 3 изменил CD Projekt Red Студия CD Projekt Red подвела итоги десятилетия с момента выхода ролевой игры The Witcher 3: Wild Hunt, поделившись воспоминаниями о развитии компани...
Видеоигра Fortnite возвращается в магазин приложений iPhone в США Популярная видеоигра Fortnite вернулась в магазин приложений для iPhone в США, положив конец длительному изгнанию, вызванному юридическим разбиратель...
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...
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...
Будущее детей: рассматриваются новые направления реализации маткапитала Материнский капитал необходимо позволить тратить в трех направлениях, в числе которых программа долгосрочных сбережений, накопительное страхование жи...
Вызывайте экзорциста: при каких симптомах человека пора спасать от подселенцев Знакомый стал совсем не свой и пугающе ведет себя — такому поведению есть масса объяснений. Обычно причину ищут в сильном стрессе или психическ...
Александр Овечкин вернётся в Россию после завершения карьеры в НХЛ в 2026 году Александр Овечкин, который недавно побил исторический рекорд НХЛ, планирует вернуться в Россию после завершения карьеры в "Вашингтон Кэпиталз". Об эт...
"Могу быть кошечкой или дикой львицей". Сотни эскортниц приедут на ПМЭФ-2025 Сотни эскортниц приедут на предстоящий Петербургский международный экономический форум (ПМЭФ): они уже регистрируют свои анкеты в специальных группах...
Александр Овечкин вернётся в Россию после завершения карьеры в НХЛ в 2026 году Александр Овечкин, который недавно побил исторический рекорд НХЛ, планирует вернуться в Россию после завершения карьеры в "Вашингтон Кэпиталз". Об эт...
"Могу быть кошечкой или дикой львицей". Сотни эскортниц приедут на ПМЭФ-2025 Сотни эскортниц приедут на предстоящий Петербургский международный экономический форум (ПМЭФ): они уже регистрируют свои анкеты в специальных группах...
Выпускаемый в России Voyah Free: «живые» фото после рестайлинга В Китае на автосалоне в Макао дебютировал кроссовер с приставкой «плюс». Речь идёт о втором рестайлинге Voyah Free (первый был в 2023 году), и в этот...
Гигантский пикап Dongfeng-Nissan Z9: цены сверхэкономичной версии В Китае стартовали продажи бензин-электрической версии «совместного» грузовичка. Гибридный Dongfeng Z9 оснащается 1,5-литровым турбомотором (147 л.с....
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...
Крупнейший в мире суперкомпьютер Colossus Илона Маска с 200 000 чипами Nvidia хотят отключить Colossus, который xAI называет крупнейшим в мире суперкомпьютером (он включает 200 000 ускорителей Nvidia), был запущен в сентябре 2024 года для обуч...
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 сети подозревают, что Виктория Лопырёва и Игорь Булатов снова вместе В сети подозревают, что Виктория Лопырёва и Игорь Булатов снова вместе. Пару заметили на вечеринке друга семьи Михаила Грушевского.В своём инстаграме...
Миллиардер Франсуа-Анри Пино с женой Сальмой Хайек пришёл на выпускной внебрачного сына от Линды Евангелисты, которого отказывался признавать Линда Евангелиста и Франсуа-Анри Пино встретились на школьном выпускном их сына, которого миллиардер долгое время отказывался признавать. Снимками с ...
Российские войска освободили сумскую Кондратовку и Редкодуб в ДНР Подразделения группировки «Север» завершили освобождение Кондратовки в Сумской области, а подразделения группировки «Запад» освободили населенный пун...
Общество: СВО повысила мировую популярность российского оружия В мировой системе торговли оружием происходят существенные сдвиги – и тон этому процессу задают события в зоне спецоперации на Украине. Какие системы...
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...
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...
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...
Amazon снимет фильм о драме в OpenAI в 2023 году Amazon и её студия MGM запускают в производство художественный фильм под названием Artificial, посвящённый громкой драме в OpenAI, развернувшейся в к...
Игровая выставка Ubisoft Forward 2025 — отменена Ubisoft официально подтвердила, что в этом году не проведёт свою ежегодную презентацию Ubisoft Forward, которая традиционно служила площадкой для ано...
Химчистка ковров: Искусство восстановления уюта и чистоты Ковер — это не просто декоративный элемент. Он играет важную роль в интерьере, создавая атмосферу тепла, уюта и комфорта. Однако с течением времени д...
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...
Политический деятель и меценат Игорь Пушкарев Игорь Пушкарев – это имя, которое знакомо каждому, кто следит за политической и деловой жизнью России. Этот выдающийся политик, предприниматель, канд...
Председатель ВЭБ.рф Игорь Шувалов Функционал ВЭБ.РФ регламентируется федеральным законом «О государственной корпорации развития ВЭБ.РФ» и подчинён задаче поддержки экономического разв...
Квалификация ЧМ-2026. Англия забила один гол Андорре, Финляндия уступила Нидерландам, Сербия сыграла вничью с Албанией Англия в гостях одолела Андорру (1:0), Финляндия проиграла Нидерландам (0:2), Албания сыграла вничью с Сербией (0:0). Квалификация ЧМ-2026 Европа 3-й...
«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...
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...
Центры обработки данных увеличили расходы на 9,4 млрд долларов в крупнейшей сети США Растущие потребности центров обработки данных в энергии обуславливают напряженность в условиях спроса и предложения. Быстрое развитие центров обработ...
Как проявляются болезни кожи: симптомы и лечение? Кожные заболевания являются одной из самых распространенных медицинских проблем, с которыми сталкиваются люди разных возрастов. Заболевания кожи могу...
Чистка зубов ультразвуком. За и против Терапевтическая стоматология рекомендует чистить зубы ультразвуком, так как он помогает эффективно удалить с них налет и камень. Ультразвуковая чистк...
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...
Guardian: Кабул может остаться без питьевой воды к 2030 году Активисты организации «Корпус милосердия» призвали весь мир обратить внимание на проблему Кабула, который может стать первым современным городом, сем...
В некоторых регионах России стали штрафовать за публикацию последствий ударов БПЛА Власти российских регионов начали привлекать жителей к ответственности за размещение в сети кадров последствий атак украинских БПЛА, в том числе штра...
Что такое Display Stream Compression (DSC) и зачем эта технология используется в современных мониторах? DSC — это технология сжатия видеопотока (Display Stream Compression), которая позволяет одновременно выводить изображение с высоким разрешением и выс...
Что такое вертикальная синхронизация и нужно ли ее включать? Vsync (или вертикальная синхронизация) — это функция, которую можно найти в графических настройках большинства игр для ПК. Её задача — устранение виз...
"Можно спокойно пойти в сад и прийти в себя, чем выйти и отравлять атмосферу всем". Виталий Гогунский рассказал о своём отношении к женщинам, феминизму и критике 46-летний актёр Виталий Гогунский, которого критикуют за его высказывания о женщинах, дал интервью Ксении Собчак, в котором рассказал о феминизме, бы...
Грета Тунберг обвинила Израиль в своём похищении Израильские власти задержали судно, на котором известная шведская экоактивистка Грета Тунберг пыталась доставить гуманитарную помощь в сектор Газа. В...
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...
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...
Фондовый рынок, Daily history за 6 июня 2025 г. Индекс Изменение, пункты Цена закрытия Изменение, % NIKKEI 225 187.12 37741.61 0.5 Hang Seng -114.43 23792.54 -0.48 ASX 200 -23.2 8515.7 -0.27 DAX -1...
Валютный рынок, Daily history за 6 июня 2025 г. Валютная пара Цена закрытия Изменение, % AUDUSD 0.64926 -0.17 EURJPY 165.041 0.49 EURUSD 1.13929 -0.46 GBPJPY 195.933 0.57 GBPUSD 1.35252 -0.36 NZDUS...
Роман Абрамович заявил, что "покончил" с футболом и больше никогда не купит футбольный клуб Роман Абрамович, который три года назад был вынужден продать английский "Челси" после 19 лет владения им, впервые высказался об этом. Он заявил, что ...
"Заставил трогать себя". Старшая дочь многоженца Ивана Сухова обвинила его в сексуализированном насилии Старшая дочь многоженца Ивана Сухова, который стал известен как отец 30 детей, обвинила его в домогательствах. Анна Сухова в эфире ток-шоу "Пусть гов...
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...
Центры обработки данных увеличили расходы на 9,4 млрд долларов в крупнейшей сети США Растущие потребности центров обработки данных в энергии обуславливают напряженность в условиях спроса и предложения. Быстрое развитие центров обработ...
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,...
Россия и Украина провели еще один обмен группами пленных военнослужащих Москва. 12 июня. INTERFAX.RU - Из украинского плена возвращена еще одна группа российских военнослужащих, сообщило Минобороны РФ в четверг."Взамен пе...
НАТО расширяет возможности наблюдения со спутников за Украиной, западными границами РФ Москва. 12 июня. INTERFAX.RU - НАТО наращивает возможности по слежению со спутников за Украиной и границей России с восточными странами альянса, заяв...