Модуль-конструктор для теплового электричества экспресс
Тепло окружает нас повсюду: от выхлопной трубы автомобиля до корпуса работающего ноутбука. Превратить это бросовое тепло в электричество могли бы термоэлектрические материалы. Но чтобы найти среди сотен соединений действительно эффективные, нужно быстро и точно измерить два ключевых параметра: как хорошо материал проводит ток и насколько сильно он создаёт напряжение при перепаде температур (это называют коэффициентом Зеебека).
Новая установка решает эту задачу как швейцарский нож: один прибор, несколько съёмных модулей — и все измерения делаются автоматически, без перенастройки контактов. Она работает в конфигурации ван дер Пау — это метод, при котором четыре тонких провода подключаются к образцу по краям и позволяют очень точно измерить сопротивление, не завися от формы кусочка материала. Диапазон температур — от 25 до 600°C, то есть от жаркого летнего дня до раскалённой докрасна печи.
Установкой управляет программа на LabVIEW — она по очереди включает нагрев, снимает показания с цифровых вольтметров и строит графики. При комнатной температуре можно даже измерить эффект Холла — то есть узнать, как движутся носители заряда в магнитном поле. Всё, кроме теплопроводности, собирается в одном цикле. Такой «конструктор» из сменных блоков легко адаптировать под разные образцы — от хрупкой керамики до гибких плёнок.
Коэффициент Зеебека назван в честь Томаса Зеебека, который в 1821 году заметил, что стрелка компаса отклоняется, если нагреть один из спаев двух разных металлов. Он думал, что открыл магнитное действие тепла, а на самом деле в цепи тёк электрический ток.
В романе «Марсианин» Энди Вейера астронавт использует радиоизотопный термоэлектрический генератор, чтобы согреться в марсианской пустыне, — устройство, напрямую превращающее тепло распада плутония в электричество, работает именно на тех принципах, которые измеряет эта установка.