Los cristales generan electricidad a partir del calor.

Para convertir el calor en electricidad, los materiales accesibles a partir de materias primas inocuas abren nuevos horizontes en el desarrollo de los llamados materiales termoeléctricos seguros y económicos. El metal de cobre sintético adquiere una estructura y una microestructura complejas a través de cambios simples en su composición, que sientan las bases de sus propiedades deseables, según un estudio publicado en la revista. Anguandt Kimi.

El nuevo material sintético está hecho de cobre, manganeso, germanio y azufre, y se produce en un proceso bastante simple, explica el científico de materiales Emmanuel Gilmou, investigador del CNRS en el Laboratorio CRISMAT, Caen, Francia, y autor correspondiente del estudio. . «Los polvos se mezclan mecánicamente mediante molienda de bolas para formar una fase de precristalización, que luego se condensa a 600 ° C. Este proceso se puede escalar fácilmente», dice.

Los materiales refractarios convierten el calor en electricidad. Esto es particularmente útil en procesos industriales donde el calor residual se reutiliza como valiosa energía eléctrica. El enfoque opuesto es enfriar piezas electrónicas, por ejemplo, en teléfonos inteligentes o automóviles. Los materiales utilizados en este tipo de aplicaciones deben ser no sólo efectivos, sino también económicos y, sobre todo, seguros para la salud.

Sin embargo, los dispositivos termoeléctricos utilizados hasta ahora utilizan elementos caros y tóxicos como el plomo y el telurio, que proporcionan la mejor eficiencia de conversión. Para encontrar alternativas más seguras, Emmanuel Guillemo y su equipo recurrieron a los derivados de los minerales naturales de sulfuro de cobre. Estos derivados minerales están compuestos principalmente por abundantes elementos no tóxicos, algunos de los cuales tienen propiedades termoeléctricas.

Ahora, el equipo ha producido con éxito una serie de materiales termoeléctricos que muestran dos estructuras cristalinas dentro del mismo material. «Nos sorprendió mucho el resultado. Por lo general, un pequeño cambio en la composición tiene poco efecto en la estructura de esta clase de materiales», dice Emmanuel Guilmou, quien describe su descubrimiento.

El equipo descubrió que reemplazar una pequeña porción de manganeso con cobre producía microestructuras complejas con nanodominios interconectados, defectos e interfaces coherentes, lo que afectaba las propiedades de transferencia de calor y electrones de los materiales.

Emmanuel Guilmo dice que el nuevo material producido es estable hasta 400 grados centígrados, que es un buen rango dentro del rango de temperatura de los desechos de la mayoría de las industrias. Está convencido, en base a este descubrimiento, de que se pueden diseñar materiales termoeléctricos nuevos, más baratos y no tóxicos para reemplazar materiales más problemáticos.

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Sobre el Autor

Emanuel Gilmo Es el Director de Investigación del CNRS en el Laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux (CRISMAT), ubicado en la Universidad de Caen Normandie/ENSICAEN, Francia. Sus intereses de investigación se encuentran en el campo de la composición, la química y física de materiales y el diseño estructural de materiales termoeléctricos, con diversos métodos de procesamiento y caracterización.

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