物理学家使用Silicon NanoBlades从废热中收获能量

该真空电子探头站测试了由研究人员构建的热电电路。具有热电电路的硅晶片在其中心可见。

达拉斯物理学家德克萨斯大学合作了德州仪器公司，为电子产品转化为可重复使用的能量的更好的方法。

协作项目表明，硅收获能量从热量收获能量的能力可以大大增加，同时剩下批量生产。

自然科学和数学学院物理系负责人Mark Lee博士解释了他对硅“纳米玻土”的热电收集能力的研究。

达拉斯德克萨斯大学的自然科学和数学系的物理系教授和负责人博士是一项研究的相应作者，于7月15日出版的自然电子产品，描述了结果。结果可以大大影响电路如何在电子器件中冷却，并提供一种为在不断增长的“东西”中使用的传感器供电的方法。

“传感器现在到处都是。李说，他们不能不断插入，所以他们必须消耗很少的力量，“李说。“如果没有用于光伏能量的可靠光源，您需要某种电池 - 一个不应该被更换的电池。”

热电产生是一种高度绿色的能源，将温度差转换成电能。

“在一般意义上，余热无处不在：例如，您的汽车发动机可以产生，例如，”李说。“热量通常耗散。如果你有一个稳定的温差 - 即使是一个小的差异 - 那么你就可以收获一些热量进入电力以运行你的电子产品。“

嵌入交通交叉下方的传感器提供了方便的热电动力的示例。

“可以收获来自轮胎摩擦和阳光的热量，因为道路下方的材料更冷，”李说。“所以没有人必须挖掘，以改变电池。”

他说，为广泛的热电收获的主要障碍是效率和成本。

“热电一代已经昂贵，无论是在每个设备成本和产生的能量成本方面都是昂贵的，因此Lee说。“最好的材料是相当异国情调的 - 它们要么是稀有的或毒性 - 它们都不容易与基本的半导体技术兼容。”

这么多技术依赖的硅是地壳中的第二个最丰富的元素。自20世纪50年代以来已知是散装，结晶形式的差的热电材料。但在2008年，新的研究表明，硅表达得多，作为纳米线 - 丝状形状，其三个尺寸中的两个小于100纳米。为了比较，一张纸约100,000纳米厚。

然而，“在十年中，由于这些实验，使得有用的硅热电发电机没有成功的努力，”李说。

一个屏障是纳米线太小，不能与芯片制造过程兼容。为了克服这一点，李和他的团队依靠“纳米布拉德” - 只有80纳米厚但宽度超过八倍。虽然这仍然比一张纸更薄，但它与芯片制造规则兼容。

学习共同作者Hal Edwards，Ti Clower在德克萨斯乐器，设计和监督原型设备的制造。他转向李和UT达拉斯进一步研究了设备可以做些什么。

Edwards表示，“对这些小说测量的深入体育，详细的分析和文献比较需要大学集团。“Lee教授的分析确定了我们的低成本硅技术竞争地竞争的关键指标，以更加异国情调的复合半导体竞争。”

李说解释说纳米纹状形状相对于纳米线失去一些热电能力。

“然而，使用许多机会可以产生与最佳异国材料一样多的电力，具有相同的区域和温差，”他说。

该团队的电路设计解决方案将纳米级物理学与工程原则相结合。一个关键实现是，一些先前的尝试失败，因为使用了太多的材料。

“当你使用太多的硅时，喂食一滴水的温差，”李说。“使用太多的浪费热量，以及那种热到冷的边距下降，你不能产生尽可能多的热电力。

“有一个甜蜜的地方，与我们的纳米块，我们比其他任何人都更接近找到。他的硅的形式改变改变了游戏，“他补充道。

李说，德州仪器的先进硅处理技术允许高效，廉价的制造大量设备。

“您可以相对于异国情调的材料达到40％的热电能力，因为您的每瓦的成本产生了阵线，”他说。“边际成本为100倍。”

在5月在5月份在UTDALLAS完成了博士学位的港文胡博士，他是该研究的主要作者。他生产了计算机建模，以确定每单位面积的纳米块数量，不会产生最大能量而不降低温差。

“我们优化了我们的设备的配置，将它们放置在世界上最有效的热电发电机中，”胡锦涛说。“因为它是硅，它仍然是低成本，安装易于安装，免维护，持久和潜在的可生物降解。”

李说这项工作也是新颖的，因为他们使用自动化的工业生产线来制造硅集成电路热电发电机。

“我们希望将该技术与微处理器集成，同一芯片上的传感器，具有放大器或无线电等。李说，我们的工作是在该全套规则的上下文中完成了管理筹码筹码的一切规则。““在德克萨斯乐器上，这是他们可以使用的技术的差异，也是他们无法使用的。

Edwards凭借与UTDALLAS合作的多种优势，包括招聘。

“我发现我的合作与Lee教授的小组非常有价值，”爱德华兹说。“我也会有机会了解学生，以便我可以帮助他们找到TI中的角色。在我们早期的合作期间，我的近TI同事们是Lee教授的博士学位。“

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Lee的研究得到了国家科学基金会通过拨款机会通过工业（GAVI）计划的学术联络机会，举行的埃达拉斯的工作是在德克萨斯州的卓越模拟中心（TXACE）实验室进行的。