Исследователи из университета Миннесоты испытали новый материал, конвертирующий слабое рассеянное тепло в электрический ток способом, который никогда прежде не демонстрировался.

Учёные из США разработали экзотический сплав-мультиферроик, сочетающий необычайно «эластичные» магнитные и сегнетоэлектрические свойства. Физики сумели переплести на атомарном уровне ряд элементов так, что получился состав с упрощённой формулой Ni₄₅Co₅Mn₄₀Sn₁₀. В серии опытов он проявил поистине необычные возможности.

В эксперименте сплав испытывал быстрые и обратимые фазовые превращения, в которых одно твёрдое тело словно сменялось другим по строению, но тоже твёрдым телом. В момент самого перехода сплав претерпевал резкое изменение магнитных свойств, которое было использовано в устройстве преобразования энергии, информирует ScienceDaily.

Во время демонстрации установки новый материал сначала пребывал в немагнитном состоянии, представляя по структуре мартенсит. Но когда температура незначительно повысилась, материал вдруг стал сильно ферромагнитным, обратившись при этом в аустенит.

Когда это произошло, сплав поглотил тепло и спонтанно обратил его в электричество при посредничестве окружающей деталь катушки. (Кстати, данное устройство отдалённо напомнило нам спиновую батарею).

Некоторая доля тепловой энергии в таком цикле теряется из-за гистерезиса. Критическое открытие команды – это способ минимизации гистерезиса при фазовом превращении.

Учёные подчёркивают перспективу новинки:

«Теория предсказывает, что при оптимальных условиях производительность (нового метода конверсии) выигрывает в сравнении с лучшими примерами термоэлектричества. Из-за низкого гистерезиса сплава, перспективным направлением применения этой концепции представляется преобразование энергии при малых ΔT. Это предлагает новый путь к освоению огромного количества энергии, накопленной на Земле в виде небольшой разницы температур».

Детали эксперимента можно в статье:

Vijay Srivastava, Yintao Song, Kanwal Bhatti, R. D. James The Direct Conversion of Heat to Electricity Using Multiferroic Alloys. – Advanced Energy Materials. – Volume 1, Issue 1, pages 97–104, January 1, 2011; DOI: 10.1002/aenm.201000048.