ความร้อนของร่างกายเพื่อขับเคลื่อนโทรศัพท์มือถือ? สายนาโนช่วยให้สามารถกู้คืนพลังงานความร้อนเหลือทิ้งได้

ขณะนี้พลังงานที่สูญเสียไปเนื่องจากความร้อนในระหว่างการผลิตไฟฟ้าสามารถถูกควบคุมโดยการใช้เส้นลวดนาโนซิลิกอนที่สังเคราะห์ขึ้นโดยใช้เทคนิคที่พัฒนาโดยนักวิจัยจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) และมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย (UC) ) ที่เบิร์กลีย์ การใช้งานที่เป็นไปได้อย่างหลากหลายของเทคโนโลยีนี้ ได้แก่ "Freedom CAR" ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนของ DOE และแจ็คเก็ตไฟฟ้าส่วนบุคคลที่สามารถใช้ความร้อนจากร่างกายมนุษย์เพื่อชาร์จโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อรุณ มาจุมดาร์ วิศวกรเครื่องกลและนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุกล่าวว่า "นี่เป็นการสาธิตครั้งแรกของความสามารถเทอร์โมอิเล็กทริกประสิทธิภาพสูงในซิลิคอน ซึ่งเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอยู่มากมาย ความร้อนของร่างกาย ซึ่งมีโครงสร้างพื้นฐานมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์อยู่แล้วสำหรับการประมวลผลและบรรจุภัณฑ์ที่มีต้นทุนต่ำและให้ผลตอบแทนสูง" อรุณ มาจุมดาร์ วิศวกรเครื่องกลและนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุกล่าว การนัดหมายร่วมกันที่ Berkeley Lab และ UC Berkeley ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ตรวจสอบหลักที่อยู่เบื้องหลังการวิจัยนี้ “เราได้แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะบรรลุการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานเทอร์โมอิเล็กตริกที่อุณหภูมิห้องในสายนาโนซิลิกอนหยาบที่ผ่านกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้าในระดับเวเฟอร์” นักเคมี Peidong Yang ผู้วิจัยหลักอีกคนที่อยู่เบื้องหลังงานวิจัยนี้กล่าว ยังได้รับการแต่งตั้งร่วมกันที่ Berkeley Lab และ UC Berkeley Majumdar ซึ่งเพิ่งได้รับการแต่งตั้งเป็นผู้อำนวยการฝ่ายเทคโนโลยีพลังงานสิ่งแวดล้อมของ Berkeley Lab (EETD) และเป็นสมาชิกของแผนกวัสดุศาสตร์ เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการแปลงพลังงานและวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมระดับนาโน Yang เป็นหน่วยงานด้านนาโนศาสตร์ชั้นนำของ Berkeley Lab's Materials Sciences Division และ UC Berkeley Chemistry Department กระดาษ Nature* อธิบายถึงวิธีการ “การแกะสลักแบบไม่ใช้ไฟฟ้า” ที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งอาร์เรย์ของเส้นลวดนาโนของซิลิกอนถูกสังเคราะห์ในสารละลายที่มีน้ำบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ ซึ่งสามารถวัดพื้นที่ได้หลายสิบตารางนิ้ว เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการแทนที่ด้วยไฟฟ้าของซิลิกอนผ่านการลดลงของซิลเวอร์ไอออนบนพื้นผิวเวเฟอร์ ซึ่งแตกต่างจากเทคนิคการสังเคราะห์อื่นๆ ซึ่งให้เส้นลวดนาโนที่มีพื้นผิวเรียบ วิธีการกัดแบบไม่ใช้ไฟฟ้านี้จะสร้างอาร์เรย์ของเส้นลวดนาโนซิลิคอนที่เรียงตัวในแนวตั้งซึ่งมีพื้นผิวที่ขรุขระเป็นพิเศษ เชื่อว่าความหยาบมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพเทอร์โมอิเล็กทริกของสายนาโนซิลิกอนที่สูงอย่างน่าประหลาดใจ “พื้นผิวที่ขรุขระมีบทบาทในการลดการนำความร้อนของเส้นลวดนาโนซิลิกอนได้ร้อยเท่า แต่ในเวลานี้ เรายังไม่เข้าใจฟิสิกส์อย่างถ่องแท้” มาจุมดาร์กล่าว “แม้เราไม่สามารถบอกได้แน่ชัดว่าทำไมมันถึงได้ผล แต่เราพูดได้ว่าเทคนิคนี้ใช้ได้ผล”