Научный прорыв был совершен исследовательской командой НИТУ "МИСиС" совместно с Российский академией наук, Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова, специалистами Южно-Уральского государственного университета и Национального института материаловедения (Япония). Объединив усилия, ученые предложили инновационный метод получения высокоэффективных термоэлектрических материалов на основе оксиселенидов BiCuSeO (висмут-медь-селен-кислород). Эта уникальная технология обеспечивает существенное ускорение процесса синтеза, сохраняя лучшие технические характеристики и качество продукции.
Современные термоэлектрики: значение и сферы применения
Термоэлектрические материалы — уникальные соединения, способные преобразовывать тепловую энергию в электрическую и наоборот. Их внедрение обеспечивает прогресс в различных отраслях: от создания систем эффективного охлаждения и утилизации отходящего тепла до выработки энергии в космосе, где обычные источники электропитания невозможны. Благодаря термоэлектрическим генераторам, человечество все увереннее движется к энергоэффективному и экологичному будущему.
Преимущества метода реакционного искрового плазменного спекания
Традиционные технологии получения термоэлектриков, в том числе на основе BiCuSeO, связаны с высокими трудозатратами и занимают не менее семи дней. Предложенная методика революционизирует подход к синтезу: благодаря применению реакционного искрового плазменного спекания (РИПС), время создания материала снижено до десяти часов. Этот способ основан на загрузке исходных реагентов в графитовую форму, помещенную в специальную установку. Под контролируемым давлением и температурой смеси подвергаются воздействию импульсного тока, что приводит к однородному и быстрому формированию композита без потерь качества.
Вариативность и потенциал промышленного внедрения
Итогом процедуры становится получение объёмного материала, который может быть использован в изготовлении компонентов термоэлектрических генераторов. Модификация процесса позволяет вести речь о масштабировании производства и перенесении лабораторных разработок на промышленные линии. Применение новой технологии обещает значительное сокращение энергетических и временных затрат — не уступая, а порой и превосходя традиционные методы по качеству продукта. Это открывает перед производственными компаниями широкие перспективы в области массового выпуска современных термоэлектриков.
Направления дальнейших исследований и задачи на перспективу
Перед исследовательским коллективом стоит задача детального анализа механизмов фазового образования соединений и влияния различных параметров синтеза на окончательные физико-химические и электрофизические свойства материалов. Среди приоритетных направлений также обозначено изучение механической активации компонентов перед спеканием, что способно дополнительного повысить эффективность процесса. Ожидается, что работы по оптимизации параметров (скорость нагрева, длительность выдержки, состав исходных компонентов) приведут к ещё более высоким показателям надёжности, прочности и эффективности, необходимых для практического внедрения в индустрию.
Положительная роль научного сотрудничества и перспективы для России
Данный проект стал примером успешного взаимодействия ведущих научных центров России и зарубежья, объединивших свои знания и компетенции ради развития передовых материалов. Работа исследователей НИТУ "МИСиС", Российской академии наук, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Южно-Уральского государственного университета и Национального института материаловедения позволяет с оптимизмом смотреть в будущее. Результаты исследования не только укрепляют позиции российской науки на международной арене, но и способствуют формированию новых стандартов энергоэффективности для отечественной промышленности. Внедрение полученных материалов на предприятиях повысит конкурентоспособность высокотехнологичных отраслей и ускорит переход к устойчивому, экологически ответственному использованию ресурсов.
На фото: фрагмент лабораторных работ в НИТУ "МИСиС"
