열전 물자를 가진 개인적인 에너지 발생: 교수와 가진 로버트 Dorey 면접시험

로버트 Dorey 의 Nanomaterials에 있는 의자, Cranfield 대학 교수.
대응 저자: r.a.dorey@cranfield.ac.uk

로버트 Dorey 교수는 Cranfield 대학에 에너지와 환경 전투지역에 있는 nanomaterials의 응용을 탐구해 연구 단체를 지도합니다. 이 "지도자" 면접시험에서는, 그 군 전투지역에 있는 많은 응용이 있을, 개인적인 에너지 세대 기술에는에 뿐 아니라 소비자 장치에서 그의 일에 관하여 Soutter를 의도하기 위하여 말합니다 생각했습니다.

WS: 당신이 위에 일하고 있는 개인적인 에너지 세대 기술의 모형을 설명할 수 있습니까?

RD: 실제적으로 유용한 방법으로 보충하는 열전 물자 및 태양 흡수하는 물자에 다른 개인적인 에너지 세대 기술 - piezoelectrics, 연료 전지, 등등 -의 많은 모형이로 작동하는 주요 그들 바로 지금 근거를 둡니다 있습니다.

열전 물자는 온도 다름에서 전력을 일으킬 수 있고, 태양 흡수하는 물자는 저희가 열로 햇빛을 변환하는 것을 허용합니다 - 우리의 온도 공기통이 더 효과적이게 점점 뜨거워지는 것을 허용합니다. 따라서 1개의 장치로 2개를 함께 가져올 때, 능률적으로 열전 효과에서 힘을 일으킬 수 있습니다.

열전 물자는 그것의 뒤에 가장 흥미로운 과학에 것, 및 사람들이 전에 우연히 만나지 않을 수 있는 것입니다. 어떠한 물자라도 점점 뜨거워지는 경우에, 전도대로 전하 운반체가 에 의하여 - 전자 또는 구멍 흥분합니다. 금속 막대기의 1개의 끝을 점점 뜨거워지고는 및 그밖 끝 감기를 지키는 상상하는 경우에, 최신 끝은 찬 끝 보다는 추가 전하 운반체를 생성해야 합니다, 그래서 물자의 1 끝에 그 외 보다는 추가 책임으로 끝납니다 - 전압을 가지고 있습니다. 성격은 그 때 더 획일한 전하 분포를 만드는 것을 시도합니다. 그것은 그 전하 운반체가 물자를 통해서 이동하고, 그 때 현재를 가지고 있다는 것을 의미합니다.

이 일반적인 접근을 사용하여, 우리는 온도 다름에서 전력을 다만 일으켜서 좋습니다. 모든 물자는 이것을 어느 정도까지 할 것입니다; 그것은 다만 대부분 물자가 그것을 믿을 수 없을 만큼 부족하게 하다 일어납니다, 그래서 우리는 그것을 주의하지 않습니다. 그러나 그것을 확실히 잘 하는 반도체 물자의 특정 선택이 있습니다, 우리는 그 힘을 사용하기 시작하고다.

우리가 그 반도체 물자를 취하고 반도체에 첨가하는 소량의 불순물을 안으로 둬서 변경하는 경우에, 많은 구멍 (양전하)를 가열될 때, 및 전자를 생성하는 n 모형 반도체 생성하는 우리는 p 모형 반도체를 만들어서 좋습니다. 우리가 이러한 두 종류를 입력하고 시리즈를, 두면 그 물자의 둘 다를 통해 온도 다름을, 우리 더 높은 전압을 얻기 시작해 좋으면 연결하는 경우에. 다만 1개의 물자는 단단하게 아무거나인 그것을 통해 미전압계의 100에 1910 년대를 생성할 것입니다. 그러나 이 p-와 n 모형 물자를 함께 daisy chain 시작하는 경우에 다만 많은 건전지 높은 쪽으로 겹쳐 쌓이기 같이, 유용한 전압을 생성할 수 있습니다.

WS: 따라서 이 물자를 능률에게 하는 것을 돕습니까 나노 과학은 어떻게?

RD: 시스템을 통해서 에너지 수행의 2가지의 다른 방법이 있습니다. 하나는 결정 격자의 진동인 음자를 통해 열 에너지 이동입니다, 그밖 것은 물자를 통해서 이동하는 전자를 통해 입니다. 따라서 좋은 열전 물자를 위해 그것, 그러나 아주 좋은 전기 전도도에는 아주 나쁜 열 전도도가 있는 원합니다.

그러나, 구리에 대하여, 예를 들면 생각하는 경우에, 그것에는 왜 우리가 철사에서 그것을 사용하는지 인 좋은 전기 전도도가 있습니다, 그러나 우리는 또한 주전자에서 또한 좋은 열 지휘자이고기, 그것이 실제로 열전 효과를 위해 실제적으로 나쁘기 때문에, 그것을 사용합니다. 그리고 그밖 쪽 세라믹스와 유리 같이 절연체에, 가는 경우에, 그(것)들은 열 에너지에서 격리에 좋습니다, 그러나 또한 좋은 전기 절연체입니다. 따라서 항상 열전 효과를 위한 속성의 적당한 세트가 있는 물자에는 찾아내는 것을 시도하는 전투를 싸우고 있습니다.

다행히 다름 열과 전기 유도를 위한 길이로 가늠자가 있습니다. 열 유도는 뿌려지거나 반영되기 전에 장거리 상대적으로 큰 거리, 그래서 음자 파 여행에 생겨 경향이 있습니다, 그러나 전자는 사방에 주변에 바운스해 경향이 있습니다. 따라서 물자로 어떤 nanoscale 구조물을 끼워넣는 경우에 물자에는 결정 구조를 통해서 진동의 효과적인 파를 개발하기 정기적인 구조물의 이젠 그만이 없기 때문에, 음자를 중단시킬 수 있습니다, 그러나 전자는 매우 더 작은 길이 가늠자에 이미 뿌리고 있기 때문에, 영향 받지 않습니다. 따라서 nanostructures로, 열 전도도를 감소시킬 수 있고, 그러나 좋은 전기 전도도를 유지합니다, 그래서 열전 물자의 성과는 올라갑니다.

태양 에너지 흡수기로, 우리는 물자를 구축해서 유사한 간계를 하는 것을 시도하고 있습니다 그래서 그(것)들에는 표면 떨어져 사건 빛 방사선 바운스의 반사력이 약간 이렇게, 실제적으로 있고, 전부 흡수해 얻습니다.

나노 과학의 그러한 두 종류 양상을, 이 아주 작은 구조물을 사용하여 함께 결합해서, 우리는 태양 에너지를 실제적으로 잘 흡수하는 물자를, 그리고 좋은 열전 속성이 또한 있는 물자에는 얻어서 좋습니다. 그리고 물자 그들자신은 이국적이지 않습니다 - 물자에 의하여 향상된 속성을 주는 대량 단계에 있는 동일 물자와 비교된 nanostructure 입니다.

WS: 이 기술은 어떻게 전장에 있는 군인을 유익할 것입니까?

RD: 기본적으로, 우리는 봐 군인의 범위를 증가시켜 - 소요 시간을 그 증가시키 또는 그녀는 기지 및 그(것)들이 주변에 전송해야 하는 총계를 줄이기에서 멀리 머물러서 좋습니다. 일반 군인은 서비스에 있는 그들의 뒤 또는 밖으로 경비에 약 70 kg가 있고, 그의 상당수는 건전지 무게입니다. 실제로, 많은 장비에 이미 있는 건전지를 위한 보충입니다. 따라서 건전지에게 마지막 더 긴 만들 수 있는 경우에, 오래를 위해, 전송합니다 추가 음식, 추가 탄약을 밖으로 머물러서 좋습니다.

그(것)들이 그(것)들로 주변에 전송해야 하는 축적 에너지에서 짐을 감소시킬 수 있는 경우에 이렇게 실제 이득이 있습니다. 그리고 그것에게서 지방화한 에너지 발생에 규모를 축소하는 경우에, 몇몇 실제적으로 활발한 일을 또한 하기 시작할 수 있습니다. 예를 들면, 화학적 공격 또는 그밖 위험을 위해 검사할 수 있던, 센서는 그것의 옆에 작은 열전 장치 권리에 의해, 그래서 당신 그것을 강화하기 위하여 건전지 팩에서 케이블을 스레드할 필요가 없습니다 강화될 수 있었습니다.

WS: 얼마 현재를 생성할 휴대용 열전 시스템은 가능하게 수 있었습니까?

RD: 잘 그것은 다만 태양 전지지에 같이 어느 정도 소집이 인지 의존합니다. 태양 전지로 우리는 일반적으로 "평방 미터 당 힘"에 대해서 이야기하고, 정확하게 thermoelectrics로 동일입니다 - 그것 작동하면 더 큰 지역, 추가 일으키는 힘. 따라서 도전은 우리가 태양 전지 - 대략 100 mW/cm2에서 보고 있는 수준의 동일 종류를 명중하기 위한 것입니다.

그러나, 열전 시스템과 더불어, 당신이 온도 다름을 가진 증가를 또한 생성하는 힘. - 따라서 큰 부위가 작은 온도 다름에 군인의 체온, 대략 16의 °C 다름에 실내 온도를 말하기 위하여 종사 있을 수 있었습니다.

양자택일로, 햇빛에 노출로 점점 뜨거워지는 더 작은, 전용 태양 흡수하는 지역이 있을 수 있었습니다. 70 80 °C까지 약간 태양 흡수하는 물자를 가열하기 위하여 사무실에 있는 창턱에 그것을 앉아서 다만 처리되는 3월에 있는 Cranfield에서 조차. 당신 60 °C의 온도 다름을, 그리고 주다 그래야 그것에게 1910 년대에 가까운 당신 또는 힘 유용한 양인 mW/cm2의 100개를 얻기 시작할 수 있습니다.

WS: 우리가 소비자 제품에 있는 개인적인 에너지 세대 기술을 보기 시작하기 전에 얼마나 군 전투지역으로 그것을 있을 것입니까, 뿐 아니라 생각합니까?

RD: 아마 보다는 더 적은 시간은 생각합니다. 군 환경에서는, 끊는 경우에 거기입니다 심각한 반향 입니다, 그래서 민간인 응용을 위해 일 필요가 있을지도 모르다 보다는 장치는 환경의 더 강력한 및 반항 다른 모형일 필요가 있습니다. 그리고 비용을 부과 부속품을 위한 실제적으로 차가운 것입니다 - 얼마나 많은에 관하여 부속품 사람들이 주변에 소유하고 전송하고 있는지 다만 생각해서, 그(것)들 오래를 전부 청구되어 유지를 위한 전형적인 "소년의 장난감" 해결책입니다. 시장이 응용의 친절한 그것을 위해 배고프다 그래야.

식으로 첫째로 오기 위하여 려고 하고 있다 어느 것이, 군 상용 응용, 나는 그것에 어떤 돈도 두고 싶지 않으면. 나는 그(것)들이 동시에 나타날 것이라는 점을 아주 명확한 군 응용, 또한 많은 강한 상업적인 지역이 있다는 것을, 그래서 내가 생각할 것이라는 점을 볼 수 있습니다. 시간의 종류에 관해서는, 우리는 가깝 에 시장 제품을 이미 온라인으로 오는 보는 것을 시작하고 있습니다, 그래서 아주 아주 저쪽에 없습니다. 그러나, 그(것)들은 전통적인 기술 - 전혀 nanostructured 그것이 아닌 존재 열전 물자에 근거를 둡니다. 그(것)들은, 예를 들면 야영을 위한 장비 요리 큰 온도 기울기가 유효한 곳에, 통합되고 있습니다. 이렇게 거기 밖으로 재료가 이미 있습니다, 그러나 우리가 나타나 그것의 nano 측을 보기 전에 아마 년의 또 다른 한 쌍일 것입니다.

WS: 우리가 사람들을 몇년 안에 위에 일 볼 몇몇은의 다음 큰 돌파구 무엇입니까?

RD: 실제적으로 활발한 것의 한개는 이 것을 직물과 직물로 통합되어 얻는 것을 시도하고 있습니다, 그래서 시스템의 부분이 됩니다 - 우리는 성냥갑 치수가 재진 것이 있는에 대해서 이야기해서 외투에의 측, 이 것 될 것입니다 의복의 불가결한 부분이 꿰매어지고 있지 않습니다.

따라서, 군인을 위해, 될 것입니다 그들의 책가방의 부속이, 예를 들면 그것을 상상할 수 있습니다 - 그들의 책가방이에서 하다 바로 직물은 액티브한 열전 성분일 것입니다. 따라서 군인이 주변에 전송하고 있는 총 무게 감소시키고, 완전히 통합 포장을 전달하는 것을 재시도하고 있습니다.

그리고 그것은 실제 도전입니다 - 실리콘의 피스 같이 편평한 기질에 이 것을 만드는 것을 시도는 충분히 도전적입니다. 3D 구조물에 그것을 만드는 것을 시도해서, 길쌈한 구조물은 아주 활발합니다.

WS: 무엇이 열전 물자 및 그밖 개인적인 에너지 세대 기술에 작동 시작하는 고무시켰습니까?

RD: 나는 교육훈련해서 물자 과학자이고, 액티브한 nanomaterials는 지금까지 항상 안으로 일할 것이다 활발한 지역 이었습니다. 개인적인 에너지 발생에 작동의 개념은 다수 다른 것에서 특히 대략 왔습니다.

분할 이동의 제비를 하기에서 격파이고, 비치하고 있 전화 건전지를 공항에 부적당한 순간을 많아야 떨어져, 비용을 부과 점이 결코 있고, 또는 플러그의 짜 모형이 있.

다음 나는 원거리 통신이 아프리카에서 어떻게에 발전하고 있던지 몇몇 약품을 읽었습니다 - 지금 막 전체적인 landline 것을 밖으로 놓치고, 자동차에 똑바로 갔습니다. 우리는 아직도 landlines가 있기 때문에, 아프리카에 있는 이동할 수 있는 사용자의 수는 다만 압도적이고, 유럽 또는 미국에서 더 높습니다. 그(것)들은 전화를 위한 조정 아키텍쳐에서 두기의 그 전체적인 개념을 밖으로 놓치고, 그것은 생각해 저를 얻었습니까 - 우리는 다만 전원 분배를 위한 조정 아키텍쳐에서 두기의 개념을 밖으로 놓칠 수 있었습니까?

우리는 어디에나 연결되는 국제적인 격자가 있는 UK 및 유럽에서 조차, 그것은 실제로 우리의 액티브한 생활양식을 더 이상 적응시키지 않습니다. 사무실에서 조차, 그것 책상, 그러나 책상이 큰 사무실의 한가운데에 인 경우에, 힘을 얻기의 옆에 아직도 확실히 어려울 수 있습니다 벽에 있는 전원 소켓이 있을 수 있고 - 그것은 힘과 더불어 사무실에 다만, 어디에나 가정으로 있습니다.

그리고 그것은 다만 건물을 남겨두고는 외부 가는 때 열심히 얻습니다 - 힘을 늘 움직이고 있은 얻는 것은 확실히 도전적입니다. 다음 도시 이상으로, 시골 주위에, 힘은 주변에 항상 확실히 없습니다. 그리고 그것은 힘 기반을 가진 선진국에서 모두 있습니다.

따라서 나는 킬로와트 범위 - 개별 또는 가구를 봉사하는 이젠 그만에 와트에 위로 연결하고 마을을 강화하는 힘을 위한 실제적인 시장이, 어쩌면 있다는 것을 생각합니다.

실제적으로 강화할 것이다 우리가 나노 과학과 "상향식" 제조에 대해서 이야기할 때 아주 적합한 "상향식" 접근의 종류 입니다!

교수에 관하여 로버트 Dorey

로버트 Dorey는 Cranfield 대학에 Nanomaterials에 있는 의자를 붙들고, 지상 과학과 나노 과학 학회의 일부분입니다. 그는 nano에 독립적인 연구 단체 및 에너지와 환경에 있는 microtechnology를 지도합니다. 그의 연구 활동은 3개의 서로 관계를 가진 주제를 탐구합니다:

  • 단단한 산화물 연료 전지, 열전, ferroelectric, pyroelectric 및 압전 물자를 포함하여 기능적인 물자 그리고 장치에 근거를 두는 개인적인 에너지 세대 해결책.
  • 환경과 구조상 건강도 모니터링 센서
  • 극소화 에너지, 물자 및 화학제품 사용법을 위한 환경에 친절한 가공 경로.


Date Added: Aug 15, 2012 | Updated: Feb 16, 2013

Last Update: 16. February 2013 16:46

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit