Учени от държавния университет в Охайо измислиха как да улавят топлината и да я превръщат в електричество. Откритието, публикувано в списание Science Advances, може да създаде по-ефективно производство на енергия от топлината на автомобилните изгорели газове, междупланетните космически сонди и промишлени процеси, използващи термоелектрически генератор.
Съавторът на изследването Джоузеф Хереманс, професор по мaшинно и космическо инженерство и изключителен учен в сферата на нанотехнологиите от Държавния университет в Охайо, заяви: „С това откритие в бъдеще трябва да можем да произвеждаме повече електрическа енергия от топлина, отколкото днес. Това е нещо, което никой досега не е считал за възможно“.
Откритието се основава на миниатюрни частици, наречени парамагнони – частици, които не са точно магнит, но носят някакъв магнитен поток. Това е важно, защото магнитите губят магнитната си сила при нагряване и стават така наречените парамагнетици. Магнитният поток – това, което учените наричат „завъртания“ – създава вид енергия, която преди това откритие не би могла да се използва за трансформиране на топлина в електричество при стайна температура.
Хереманс добавя: „Досега се считаше, че ако имаш парамагнетик и го нагряваш, нищо не се случва. Но разбрахме, че това не е така. Открихме нов начин за проектиране на термоелектрически полупроводници – елементи, които преобразуват топлината в електричество. Конвенционалните термоелектрици, с които разполагахме през последните 20 години, са твърде неефективни и дават твърде малко електроенергия, затова не се използват много широко“.
Магнитите са от първостепенно значение в процеса на преобразуване на топлина в електроенергия: когато едната страна на магнит се нагрява, другата страна – студената, става по-магнитна, предизвиквайки въртене, което изтласква електроните в магнита и създава електричество.
Парадоксът обаче е, че когато магнитите се нагряват, те губят повечето от своите магнитни свойства, превръщайки се в парамагнетици – „почти, но не съвсем магнити“, както ги нарича Хереманс. Това означава, че преди нашето откритие никой не се е замислял да използва парамагнетици за конвертиране на топлина в електроенергия, защото учените са смятали, че парамагнетиците нямат подобни свойства.
Учените откриха, че парамагноните изтласкват електроните само за една милиардна част от милионната част от секундата – достатъчно дълго, за да направят парамагнетиците жизнеспособни конвертори на енергия.
Изследователският екип – международна група учени от Охайо, Университета на Северна Каролина и Китайската академия на науките (всички са равностойни автори в тази статия на списанието) – започна тестване на парамагнони, за да разбере дали при правилните обстоятелства могат да произведат необходимите завъртания.
Според Херманс те открили, че парамагноните всъщност произвеждат завъртанията, които изтласкват електроните. „Точно това откритие“, добави той, „може да ни позволи да трансформираме ефективно топлина в електричество“.