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.
В Госдуме хотят запретить мигрантам продавать больше одной сим-карты в руки С 2025 года иностранцы, чтобы купить в России сим-карту, должны лично приходить в салон сотовой связи. Власти решили ужесточить ограничения в этой сф...
ВС нанесли по Киеву один из самых масштабных ударов с начала СВО Украинская столица в ночь на 24 мая подверглась одной из самых мощных атак с начала спецоперации. Налёт продолжался больше шести часов, в Киеве прозв...
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...
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...
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...
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...
OnlyFans может быть продан инвесторам за $8 млрд — Reuters OnlyFans ведет переговоры о продаже инвесторам, сообщает Reuters со ссылкой на источники, знакомые с ситуацией. По их данным, платформа может быть оц...
Elden Ring получит киноадаптацию от студии A24 Одна из самых загадочных и атмосферных игр последнего десятилетия, Elden Ring, скоро получит вторую жизнь — на больших экранах. Bandai Namco официаль...
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...
Всего 1 столовая ложка копеечного средства — и от жира на кухонных шкафчиков не останется и следа Всего 1 столовая ложка копеечного средства — и от жира на кухонных шкафчиков не останется и следа Жирные пятна на кухонных шкафах больше не проблема....
Настя Ивлеева вновь высмеяла конфликт с Филиппом Киркоровым и свою "отмену" Настя Ивлеева, которая вчера анонсировала запуск собственного медиа, высмеяла конфликт с Филиппом Киркоровым, а также пошутила над своей "отменой" по...
"Я русский, и я скорее умру, чем стану чьим-то активом". Павел Дуров ответил на обвинения в сотрудничестве с госструктурами Павел Дуров ответил на обвинения касательно его зависимости от каких-либо государственных органов. В рамках видеовыступления на "Форуме свободы" в Ос...
«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...
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...
Астрономы обнаружили почти идеальную сферу во Млечном Пути. Объект, названный Teleios, бросает вызов современным моделям звёздных взрывов Астрофизики во главе с Мирославом Филиповичем из Университета Западного Сиднея обнаружили во Млечном Пути необычный объект — остаток сверхновой...
Boston Dynamics показала как новая версия робота Atlas адаптируется к хаосу в реальном времени Boston Dynamics опубликовала демонстрацию возможностей новой версии робота Atlas, полностью электрического гуманоидного робота, предназначенного для ...
Брянцам предлагают стать участниками форумов Росмолодёжи 2025 года Жителей Брянской области приглашают к участию в форумах Росмолодёжи нового сезона. В этом году участников ждёт 27 событий в 25 регионах страны: от Ка...
В Брянске назначено проведение общественных обсуждений Со 2 июня по 16 июня 2025 года по инициативе Главы города Брянска (постановление Главы города Брянска от 22.05.2025 №351-пг) назначено проведение общ...
Dreame представила новых роботов-пылесосов с горячей водой и «ногами» 29 мая компания Dreame Technology провела презентацию новых флагманских моделей. На площадке LoftHall#2 были показаны роботы-пылесосы Dreame X50 Ultr...
Тренировка мышц и другие привычки, которые помогут вам прожить на 10 лет дольше Некоторые привычки способствуют долголетию. Их перечислил Дэйв Эспри, автор бестселлеров по версии NY Times «Heavyly Meditated», эксперт в области зд...
В сети появились рендеры Sony Xperia 1 V Мы надеемся, что Xperia 1 V уже не за горами. По-прежнему существует определенная вероятность того, что телефон появится на выставке MWC в Барселоне ...
Samsung показала Galaxy S23 и S23+ с обновленным дизайном Вслед за Galaxy S23 Ultra сегодня показали и обновление базовых моделей Galaxy S. И хотя Samsung улучшила основные аппаратные и программные функции, ...
Умер отец Рианны, с которым певица была в сложных отношениях На 71-м году жизни умер отец 37-летней Рианны, Рональд Фенти. Об этом сообщает Page Six.По информации издания, Рональда не стало в субботу, 31 мая. П...
"Абсолютная пошлость". Николай Цискаридзе о фильме "Анора", скандальном дебюте Марии Шуваловой в Большом театре, Максиме Галкине* и Алле Пугачёвой 51-летний Николай Цискаридзе дал развёрнутое интервью Лауре Джугелии. В нём он высказался о недавнем скандале вокруг дебюта в Большом театре Марии Шу...
В сети появились рендеры Sony Xperia 1 V Мы надеемся, что Xperia 1 V уже не за горами. По-прежнему существует определенная вероятность того, что телефон появится на выставке MWC в Барселоне ...
Samsung показала Galaxy S23 и S23+ с обновленным дизайном Вслед за Galaxy S23 Ultra сегодня показали и обновление базовых моделей Galaxy S. И хотя Samsung улучшила основные аппаратные и программные функции, ...
Любовь, интриги, Босфор: секреты успеха турецких фильмов и сериалов Первый турецкий фильм, снятый в 1914 году, стал началом большой истории турецкого кино. Его расцвет наступил в 1950-х, когда киностудии выпускали до ...
Почему мы так любим индийское кино? Индийское кино — это удивительный мир, в котором переплетаются традиции и современность, драма и комедия, музыка и танец. С момента своего появления ...
Том Брэди опубликовал новые фото с подросшими детьми от Жизель Бундхен Том Брэди опубликовал в инстаграме* новые фото с повзрослевшими детьми от бывшей жены Жизель Бундхен.Подборка снимков была посвящена недавним путешес...
Королевская семья готовила план на случай смерти Кейт Миддлтон от рака. Название для него придумал принц Уильям Британская королевская семья готовила план действий на случай смерти Кейт Миддлтон от рака. Протокол получил кодовое название, придуманное её мужем, ...
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...
«Почему он не в колонии?»: Известный адвокат возмущена «щадящим» условным сроком для Навального Лидеру ФБК в 2017 году продлили испытательный срок до 2020 года. Адвокат Сталина Гуревич вновь призывает МВД обратить пристальное внимание на персону...
Уже отпустили? Экс-глава Раменского района активничал в соцсети после ареста за якобы убийство любовницы Проверка на полиграфе косвенно подтвердила вину Андрея Кулакова, сообщают СМИ. После задержания экс-главы Раменского района, на странице подозреваемо...
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...
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...
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...
В МИД РФ назвали манипуляцией договоренностями отказ Киева принять тела военных Украинская сторона манипулирует договоренностями, достигнутыми в рамках переговоров в Стамбуле. Киевский режим отказывается забрать тела своих погибш...
«Музыка Фадеева неземная!»: SHAMAN представил песню для «Интервидения» Любовь в новой песне SHAMAN и Максима Фадеева «Прямо в сердце» сносит на своем пути все, стирает сомнения, страх, боль, оставляя светлую ...
Новые наушники CMF by Nothing уже в России Компания diHouse представляет на российском рынке новые модели наушников бренда CMF by Nothing. В число новинок вошли беспроводные модели наушников в...
Roborock запускает в России летние новинки Q8 и Q8 Plus — умные пылесосы с мощностью 10 000 Па На российском рынке появились 2 новых робота-пылесоса Roborock Q8 и Q8 Plus. Эти модели стали продолжением линейки Q от Roborock — одного из самых из...
Valve официально прекратила поддержку CS:GO Компания Valve объявила о прекращении поддержки легендарной игры Counter-Strike: Global Offensive с 1 января 2024 года.С начала нового года компания ...
CS2: борьба за 200 тыс. долларов. Кто победит? В данной статье вы увидите обзор финалистов Elisa Masters Espoо 2023, а также общую информацию по турниру! Турнир Elisa Masters Espoo 2023 – это круп...
Коснётся миллионов водителей: водительское удостоверение признают недействительными с 1 июля Коснётся миллионов водителей: водительское удостоверение признают недействительными с 1 июля С 1 июля начнётся массовая аннуляция временно продлённых...
Деньги спишут в пользу государства в один клик: владельцев банковских карт ждёт сюрприз с 10 июня — новые правила вступают в силу Деньги спишут в пользу государства в один клик: владельцев банковских карт ждёт сюрприз с 10 июня — новые правила вступают в силуС июня 2025 года опл...
Соболенко проиграла Гауфф в финале, Дасу допросили в Эстонии из-за слов про Россию, Николич договорился с АЕК, Рибери подколол Роналду, Двалишвили защитил титул и другие новости 1. Эстонская полиция допросила защитника сборной Израиля Эли Дасу, который выразил благодарность «Динамо» и положительно отзывался о жизни в России. ...
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...
Любовь, интриги, Босфор: секреты успеха турецких фильмов и сериалов Первый турецкий фильм, снятый в 1914 году, стал началом большой истории турецкого кино. Его расцвет наступил в 1950-х, когда киностудии выпускали до ...
Почему мы так любим индийское кино? Индийское кино — это удивительный мир, в котором переплетаются традиции и современность, драма и комедия, музыка и танец. С момента своего появления ...
«Мощь России»: Патрушев о Стратегии развития Военно-морского флота Президент России Владимир Путин утвердил Стратегии развития Военно-морского флота (ВМФ) России до 2050 года. Об этом изданию aif.ru сообщил помощник ...
С утками и лягушками не плаваем: чем опасен июньский зуд купальщика После начала купального сезона уже сотни людей подхватили церкариоз — заболевание, вызываемое паразитами. Случаи зафиксировали в Московской, Ни...
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,...
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...
Сальдо торгового баланса РФ в январе-апреле снизилось на 18,3%, до $42,4 млрд Положительное внешнеторговое сальдо РФ в январе-апреле 2025 года снизилось по сравнению с январем-апрелем 2024 года на 18,3% и составило $42,4 млрд.С...
Болгария на грани: тысячи на акциях за сохранение лева — новости дня Что объединяет Софию, Варну, Бургас и Пловдив в один день? Массовые протесты за сохранение болгарского лева и против быстрого перехода на евро. Что п...
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...