犹他大学 犹他大学机械工程副教授马修·弗兰科尔发现了一种方法,通过制造一种硅芯片,将更多的热辐射转化为电能,从而从热量中产生比想象中更多的电能
这可能会使笔记本电脑和手机等设备的电池寿命更长,太阳能电池板将辐射热转化为能量的效率更高
学分:丹·希克森/犹他大学工程学院 据估计,美国高达三分之二的能源消耗
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每年都有热量被浪费掉
以汽车引擎、笔记本电脑、手机、甚至冰箱为例,它们因过度使用而变热
想象一下,如果你能捕捉它们产生的热量,并将其转化为更多的能量
犹他大学机械工程副教授马修·弗兰科尔发现了一种方法,通过制造一种硅片,也称为“器件”,将更多的热辐射转化为电能,从而从热量中产生比想象中更多的电能
他的发现发表在最新一期《自然纳米技术》的论文《近场辐射传热装置》中
研究人员此前已经确定,热辐射(热量)能产生多少能量存在一个理论上的“黑体极限”
但是弗兰科尔和他的团队已经证明,如果他们创造出一种使用两个非常靠近的硅表面的设备,他们可以远远超过黑体极限,并产生更多的能量
该团队制作了一个5毫米乘5毫米的芯片(大约是橡皮擦头的大小),由两块硅片组成,它们之间的纳米间隙只有100纳米厚,相当于人类头发厚度的千分之一
当芯片处于真空中时,他们加热一个表面,冷却另一个表面,从而产生可以发电的热流
以这种方式创造能量的概念并不独特,但弗兰克和他的团队发现了一种方法,可以在微观尺度上将两个硅表面均匀地紧密结合在一起,而不会相互接触
它们离得越近,它们能产生的电就越多
“没有人能发出超过黑体极限的辐射,”他说
“但是当我们到纳米尺度时,你可以
" 未来,弗兰科埃尔设想,这种技术不仅可以用来冷却笔记本电脑和智能手机等便携式设备,还可以用来延长电池寿命,可能会延长50%
例如,充电6小时的笔记本电脑可以跳到9小时
这些芯片可以用来提高太阳能电池板的效率,方法是增加来自太阳热量的电量,或者在汽车中利用发动机的热量来帮助供电系统
它们也可以设计成适合植入式医疗设备,如不需要可更换电池的起搏器
另一个好处是,这种技术可以帮助提高电脑处理器的寿命,让它们保持凉爽,减少磨损,还可以节省更多用于风扇冷却处理器的能量
弗兰克认为,这也有助于改善环境
“你把热量作为电能重新输入系统,”他说
“现在,我们只是把它排放到大气中
例如,它正在加热你的房间,然后你用空调来冷却你的房间,这浪费了更多的能量
"
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