ÚC – Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Queensland – QUT (Queensland University of Technology) đã xác định được một loại vật liệu mới được sử dụng làm chất bán dẫn linh hoạt trong các thiết bị đeo, bằng cách sử dụng một kỹ thuật tập trung vào việc điều khiển khoảng cách giữa các nguyên tử trong tinh thể.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu đã sử dụng “vacancy engineering” (tạm dịch là ‘kỹ thuật chỗ trống’) để tăng cường khả năng chuyển đổi nhiệt từ cơ thể thành điện của chất bán dẫn AgCu (Te, Se, S), một hợp kim được tạo thành từ bạc, đồng, telua, selen và lưu huỳnh.
Kỹ thuật tạo khoảng trống là nghiên cứu và thao tác các khoảng trống hoặc khoảng trống trong tinh thể khi thiếu nguyên tử, để tác động đến các đặc tính của vật liệu, chẳng hạn như việc cải thiện các đặc tính cơ học hoặc tối ưu hóa độ dẫn điện hoặc đặc tính nhiệt của vật liệu.
Cùng với tác giả đầu tiên Nanhai Li, các nhà nghiên cứu tại đại học QUT đóng góp vào nghiên cứu này bao gồm Tiến sĩ Xiao-Lei Shi, Siqi Liu, Tian-Yi Cao, Min Zhang, Wan-Yu Lyu, Wei-Di Liu, Dongchen Qi và Giáo sư Zhi-Gang Chen, tất cả đều đến từ Trung tâm nghiên cứu ARC (ARC Research) về Sản xuất điện không phát thải hướng tới mục tiêu trung hòa carbon, khoa Hóa học và Vật lý QUT và Trung tâm Khoa học Vật liệu QUT.
Bài viết trên tạp chí Nature Communications nêu chi tiết quá trình thực hiện của các nhà nghiên cứu, bằng kỹ thuật thiết kế tính toán tiên tiến, họ đã tổng hợp chất bán dẫn AgCu (Te, Se, S) linh hoạt thông qua phương pháp nấu chảy đơn giản và tiết kiệm chi phí. Ông Nanhai Li cho biết việc kiểm soát chính xác các chỗ trống nguyên tử của vật liệu không chỉ cải thiện khả năng chuyển đổi nhiệt thành điện mà còn mang lại cho vật liệu các đặc tính cơ học tốt, nghĩa là nó có thể được định hình theo nhiều cách khác nhau để thích ứng với các ứng dụng thực tế phức tạp hơn.
Để chứng minh tiềm năng ứng dụng thực tế của vật liệu, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một số thiết bị siêu mềm dẻo khác nhau dựa trên vật liệu có thể dễ dàng gắn vào cánh tay của một người.
Ông Nanhai cho biết nghiên cứu này giải quyết vấn đề trong việc cải thiện khả năng chuyển đổi nhiệt thành điện của chất bán dẫn AgCu (Te, Se, S) trong khi vẫn giữ được tính linh hoạt và khả năng co giãn, đây là những đặc tính mong muốn đối với các thiết bị đeo được.
Ông Nanhai đã nói rằng: “Vật liệu nhiệt điện đã thu hút sự chú ý rộng rãi trong vài thập kỷ qua vì khả năng độc đáo của chúng trong việc chuyển đổi nhiệt thành điện mà không gây ô nhiễm, tiếng ồn và không cần các bộ phận chuyển động”.
Ông Nanhai nói tiếp: “Là một nguồn nhiệt liên tục, cơ thể con người tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ nhất định so với môi trường xung quanh và khi chúng ta tập thể dục, điều đó tạo ra nhiều nhiệt hơn và chênh lệch nhiệt độ lớn hơn giữa cơ thể người và môi trường.”
Giáo sư Zhi-Gang Chen cho biết với sự phát triển nhanh chóng của thiết bị điện tử dẻo, nhu cầu về các thiết bị nhiệt điện dẻo cũng tăng đáng kể và các nhà nghiên cứu của đại học QUT đang đi đầu trong lĩnh vực nghiên cứu này.
Trong một nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science, Giáo sư Zhi-Gang và các nhà nghiên cứu từ Trung tâm nghiên cứu ARC đã phát triển một lớp màng siêu mỏng, linh hoạt có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị đeo bằng nhiệt độ cơ thể, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng pin.
Giáo sư Zhi-Gang chia sẻ: “Chìa khóa để phát triển công nghệ nhiệt điện linh hoạt là phải xem xét nhiều khả năng khác nhau. Các thiết bị nhiệt điện linh hoạt phổ biến hiện nay được chế tạo bằng vật liệu nhiệt điện màng mỏng vô cơ, vật liệu nhiệt điện hữu cơ lắng đọng trên chất nền linh hoạt và vật liệu composite lai của cả hai loại.”
Giáo sư Zhi-Gang nói tiếp: “Cả vật liệu hữu cơ và vô cơ đều có những hạn chế riêng – vật liệu hữu cơ thường có hiệu suất thấp và trong khi vật liệu vô cơ có khả năng dẫn nhiệt và dẫn điện tốt hơn thì chúng thường giòn và không linh hoạt. Loại chất bán dẫn được sử dụng trong nghiên cứu này là một vật liệu vô cơ hiếm và có tiềm năng đáng kinh ngạc về hiệu suất nhiệt điện linh hoạt. Tuy nhiên, các cơ chế vật lý và hóa học cơ bản để tăng cường hiệu suất của nó trong khi vẫn duy trì tính dẻo đặc biệt vẫn chưa được khám phá.”
Để xem các tin bài khác về “Chất bán dẫn”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Electronics Online
