Si queremos prevenir la inminente crisis ambiental, es imperativo que encontremos formas eficientes y sostenibles de evitar el derroche. Un área con mucho margen de mejora es el reciclaje del calor residual de los procesos industriales y los dispositivos tecnológicos en electricidad. TermoeléctricaLos materiales son el núcleo de la investigación en este campo porque permiten la generación de energía limpia a bajo costo.
Para que los materiales termoeléctricos se utilicen en campos muy diferentes, como la siderurgia y el transporte, deben poder funcionar tanto en regímenes de alta como de baja temperatura. En este sentido, las "aleaciones a base de Ni mitad Heusler" se encuentran actualmente bajoel centro de atención gracias a su atractiva eficiencia termoeléctrica, resistencia mecánica y durabilidad. Aunque se ha dedicado mucho esfuerzo a comprender y mejorar estas aleaciones peculiares, los científicos han encontrado difícil aclarar por qué las aleaciones de medio Ni a base de Heusler tienen una conversión tan altaAlgunos han teorizado que los defectos en la estructura cristalina del material aumentan su conductividad térmica y, a su vez, su eficiencia de conversión. Sin embargo, se desconoce la estructura cristalina alrededor de los defectos y sus contribuciones específicas.
en un estudio reciente publicado en Informes científicos , un equipo de científicos de Japón y Turquía, dirigido por el profesor asociado Hidetoshi Miyazaki del Instituto de Tecnología de Nagoya, Japón, ¡ahora ha intentado aclarar este tema! Su investigación combinó análisis teóricos y experimentales en forma de análisis a gran escala.simulaciones de estructura cristalina y espectros de estructura fina de absorción de rayos X XAFS en aleaciones de NiZrSn.
Usando estas técnicas, el equipo calculó primero los efectos estructurales que tendría un átomo de Ni adicional defecto en la disposición de los cristales de NiZrSn. Luego, verificaron las predicciones teóricas a través de diferentes tipos de mediciones de XAFS, como explica el Dr. Miyazaki:"En nuestro marco teórico, asumimos que las distorsiones de la red cristalina eran una consecuencia de defectos atómicos para realizar cálculos de estructura de bandas de primeros principios. XAFS hizo posible obtener información detallada sobre la estructura cristalina local alrededor de defectos atómicos comparando los espectros experimentales y teóricosde la estructura cristalina ". Estas observaciones permitieron a los científicos cuantificar con precisión la tensión que causan los defectos de Ni en los átomos cercanos. También analizaron los mecanismos por los cuales estas alteraciones dan lugar a una mayor conductividad térmica y eficiencia de conversión.
Los resultados de este estudio serán cruciales para el avance de la tecnología termoeléctrica, como señala el Dr. Miyazaki: "Esperamos que nuestros resultados contribuyan al desarrollo de una estrategia centrada en controlar la tensión alrededor de los átomos defectuosos, lo que a su vez nos permitirápara diseñar materiales termoeléctricos nuevos y mejores ". Con suerte, esto dará lugar a un salto en la tecnología de conversión termoeléctrica y acelerará la transición a una sociedad menos derrochadora y descarbonizada, una en la que el exceso de calor no se descarte simplemente sino que se recupere como fuente de energía.
En una nota final, el Dr. Miyazaki destaca que las técnicas utilizadas para observar cambios finos en la deformación en estructuras cristalinas pueden adaptarse fácilmente a otros tipos de material, como los destinados a aplicaciones espintrónicas y catalizadores.
Ciertamente, hay mucho que ganar al ir tras los detalles finos en la ciencia de los materiales, y podemos estar seguros de que este estudio marca un paso en la dirección correcta hacia un futuro mejor.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nagoya . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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