Приборы для автомобилей Техника в доме Торговая техника Наука и техника Кухонные приборы Новости бытовых приборов





Супрамолекулярные клатраты в промышленности и быту

16-05-2018

Одна из более «прагматичных» и приземленных областей применения супрамолекулярных соединений – термоэлектрические материалы, которые уже сейчас можно подержать в руках. Такие экзотические материалы, создаваемые отечественными учеными, могут произвести научную революцию и стать серьезной статьей дохода. К последнему вплотную подошла группа профессора Андрея Владимировича Шевелькова и его коллег из лаборатории направленного неорганического синтеза химического факультета МГУ, синтезирующих и исследующих супрамолекулярные клатраты, которые могут стать основой для термоэлектрических материалов нового поколения.

Фононное стекло, электронный кристалл

Над материалами, которые максимально могли бы охлаждать активный элемент, ученые работают столько, сколько существует полупроводниковая электроника – основа всех умных приборов. При этом от них пытаются добиться противоречащих друг другу требований – хорошей электропроводности и аномально низкой теплопроводности, чтобы тепло, похищенное у активного элемента электрическим током, отводилось в сторону и не возвращалось обратно.

О появлении по-настоящему мощных охлаждающих термоэлектрических материалов в науке заговорили после того, как в начале 90-х годов прошлого века появилась гипотеза американского ученого Слэка. Он не просто заявил о вероятности создания веществ с парадоксальными свойствами, но даже прописал механизм, по которому они могли бы работать.

Термоэлектрики такого уровня могли бы быть созданы на основе сложных химических соединений – супрамолекулярных ансамблей из атомов двух типов – «хозяев» и «гостей». Молекулы хозяина представляют собой решетку, построенную из прочных ковалентных связей. В ее пустотах располагаются подвижные атомы или молекулы гостя, способные колебаться внутри предназначенного для них объема. Их быстрое движение рассеивает фононы, которые служат проводниками тепла, тем самым, снижая теплопроводность. При этом поведение гостя никак не сказывается на электропроводности хозяина – ее обеспечивают электроны, перемещающиеся по ковалентным связям каркаса. Благодаря тому, что объединенные в один молекулярный ансамбль элементы действуют обособленно, появляется возможность оптимизировать свойства каждого из них. Тип таких веществ Слэк назвал фононным стеклом – электронным кристаллом. Однако, закинув удочку, он не дал главного ответа – какие вещества могли бы отвечать таким требованиям – и оставил химиков ломать голову над осуществлением этой замысловатой гипотезы.

Термоэлектрические клатраты. Настоящее и будущее

Как ни странно, ответ на загадку, брошенную американским физиком, был практически готов. Свойствам загадочного фононного стекла отвечали так называемые клатраты – соединения, существующие в природе, над изучением которых химики работали не один десяток лет. Правда, занимались они ими скорее из любопытства. Пытались понять, можно ли повторить их структуру, совмещая различные элементы. Самая первая попытка показала, что такие вещества получить вполне реально: первым подопытным стал щелочной металл натрий, заключенный в решетку из атомов кремния, за ним последовал йод, помещенный в клетку, которая состоит из олова и фосфора. Когда серия экспериментов удалась, ученые задумались над тем, какую выгоду можно извлечь из соединений нового типа.


Другие статьи по теме:
 Методы снижения помех в radioethernet-сетях
 Десять технологий, которые могут исчезнуть
 Диагностирование технического состояния системы смазки
 Часть 1 Современные тракторы в индустрии выращивании растений
 Десятилетие массовых коммуникаций

Добавить комментарий:

Введите ваше имя:

Комментарий:


 Samsung SC62 и SC63 – тихая борьба с пылью
Вполне обоснованно, больше всего современный пользователь бытовой техники, а в частности пылесосов, ожидает от них низкий уровень шума в процессе работы и высокую эффективность уборки.
 Зачем идти домой, оставайтесь в машине!
Такого в вашем автомобиле еще не было! Все в одной станции отвечающей за все ваши медиа(звук и видео) приложения.
 Дух Италии в Professionalных плитах Ardo!
Вы любите готовить и хотите, чтобы получалось как в лучших ресторанах? Это возможно с линейкой плит линии Professional от ARDO с пятью газовыми конфорками!