Фізики з Шанхайського Інституту Кераміки і Каліфорнійського Технологічного Інституту встановили, що хороша ефективність селено-мідних термоелектричних генераторів пояснюється характерним для рідини поведінкою атомів міді в кристалічній решітці селену.

Робота опублікована в журналі Nature Materials, короткий переказ наводить сайт PhysOrg.com.

Сплавляючи в тиглі мідь і селен, а потім повільно остуджуючи отриманий розплав, фізики давали селену утворити кристалічну решітку. Отримане речовина виявилося термоелектрики, тобто перетворював теплову енергію в електричну. Якщо пластину такої речовини помістити на кордон між гарячим і холодним тілом, електрони потечуть крізь пластину, генеруючи електричний струм.

Ефективність термоелектрики залежить від їх теплопровідності. При високій теплопровідності градієнт температури в речовині швидко зникне, а разом з ним припиниться і електричний струм. Чим гірше проводить тепло термоелектрики, тим ефективніше він генерує електрику.

Хороший генератор повинен володіти, здавалося б, протилежними властивостями.

З одного боку, він повинен добре проводити електричний струм , і в ньому активно генерується електрика, і, отже, це можно пояснити кристалічною решіткою, що забезпечує транспорт електронів.

З іншого боку, кристалічні речовини, на відміну від рідких (аморфних), добре проводять тепло, що знижує ефективність термоелектрики.

Фізики встановили, що в селено-мідному сплаві поєднуються два стани речовини - рідке і тверде. Селен утворює кристалічну решітку, забезпечуючи проведення генерується струму, а мідь заповнює в ній порожнини, при цьому абсолютно хаотично.

Атоми міді можуть рухатися всередині кристалічної решітки селену немов в рідині. Рідкий стан міді в сплаві не дає розповсюджуватися поперечним тепловим коливанням, що сильно знижує теплопровідність. Тому сплав має настільки незвичайної ефективністю.

Термоелектрики вже застосовуються в космічних технологіях для генерації електрики. Потенційна сфера їх застосування дуже широка. Вперше сплав міді і селену використовувало NASA близько 40 років тому, але тоді ніхто не міг пояснити його високу ефективність.

Знання принципів, що лежать в основі роботи має допомогти вченим отримати набагато ефективніші їх різновиди.

Є реальні винаходи, які використовують явища жидкотекучести металів для підвищення ефективності композитних матеріалів

United States Patent Application 20120040166
Kind Code A1
Livschits; Gabreal; et al. February 16, 2012
________________________________________
Composite Material, Method of Manufacturing and Device for Moldable Calibration

Abstract
Composite materials and methods and systems for their manufacture are provided. According to one aspect, a composite material includes a collection of molded together multilayer capsules, each capsule originally formed of a core and shell. The shell, after a plastic deformation process, forms a pseudo-porous structure, with pores locations containing the capsule cores. The cores are made of a material, eg, synthetic diamond, which is harder than the external shell, which can be formed of, eg, a ductile metal such as copper. The composite material has high thermal and / or electrical conductivity and / or dissipation.
________________________________________
Inventors: Livschits; Gabreal; (San Francisco, CA); Flider; Gennadiy; (San Francisco, CA)
Serial No.: 108597
Series Code: 13
Filed: May 16, 2011

Тепер перенесемося в область нано - вимірів

Фізики побудували модель наночастинки золота за допомогою електронної томографії високої роздільної здатності. Стаття вчених з'явилася в журналі Nature.

Об'єктом дослідження виступала наночастинок діаметром близько 10 нанометрів, що складається з 3871 атомів. Вчені зробили кілька фотографій частки з різних точок за допомогою просвічує електронного мікроскопа. Після цього вони застосували кілька спеціальних алгоритмів (наприклад, власну схему аналізу отриманих мікроскопом проекцій вчені називають новаторською) і відновили тривимірне зображення.

Ученим вдалося отримати дозвіл в 2,4 ангстрема (0,24 нанометра). Це не дотягує до рекордних результатів (0,5 ангстрема), проте сильною стороною нового методу є те, що при роботі математичних алгоритмів ніякої апріорної інформації про об'єкт не передбачається (більшість методів передбачає знання про структуру частинок усередині зразка).

При цьому дослідники говорять, що на отриманих зображеннях можна ідентифікувати окремі атоми і їх групи. Зокрема, їм вдалося отримати дані про внутрішню будову частки, підтвердивши, що в основі її структури лежить спотворений ікосаедр - правильний багатогранник з двадцятьма трикутними гранями.

Якщо розглянути принципову основу одержання такої точності вимірювань, то як еквівалент такого технічного рішення можна розглянути наступне технічне рішення:

United States Patent Application 20120029845
Kind Code A1
Flider; Gennadiy; et al. February 2, 2012
________________________________________
APPARATUS AND METHOD FOR FLUID MONITORING

Abstract
According to some embodiments, an apparatus and method are provided for detecting the composition of a fluid. An alternating electromagnetic field may be applied to the fluid and distortions in the electromagnetic field are compared with predetermined, expected distortion "signatures" for particular components at particular concentrations. The presence and concentration of the components in the fluid may be detected by detecting these distortion signatures.
________________________________________
Inventors: Flider; Gennadiy; (San Francisco, CA); Livschits; Gabreal; (San Francisco, CA)
Serial No.: 154280
Series Code: 13
Filed: June 6, 2011

Все вищевикладене свідчить, що важливим аналітичним інструментом для оцінки ефективності того чи іншого дослідницького проекту може служити точно підібрана система технічних еквівалентів