Termodynamikens andra lag är en stor hit med den basker-bärande högskolepubliken på grund av dess implicita existentiella knas. Tendensen för ett slutet system att bli allt mer oordning om ingen energi tillsätts eller tas bort är en populär, om inte deprimerande, "saker faller sönder" typ av lag som verkar bekräfta ungdomens upplevelse.

Nu har ett gemensamt team av ukrainska och amerikanska forskare krävt mer arbete och mindre poesi från termodynamikens andra lag, föreslår en ny "pyroelektrisk" metod för att driva små enheter med spillvärme.

Med hjälp av små strukturer som kallas ferroelektriska nanotrådar, de kan snabbt generera en elektrisk ström som svar på alla förändringar i omgivningstemperaturen, skörda annars bortkastad energi från termiska fluktuationer. Deras rapport visas i Journal of Applied Physics .

Förklarar huvudforskaren Anna Morozovska vid Ukrainas nationella vetenskapsakademi, "Termodynamikens andra lag reglerar det moderna livet:Genom all slags industri, människor producerar konsekvent en enorm mängd spillvärme. Dock, termodynamikens lagar utesluter inte att rädda en del av denna energi genom att skörda termiska fluktuationer för att producera elektricitet. "

Pyroelektricitet kan spela en nyckelroll i konsumentelektronik, säger Morozovska, och återvinning av denna värme i form av pyroelektrisk energi kan åstadkomma en ny era av "liten energi". Pyroelektriska nanogeneratorer kan vara extremt användbara för att driva specifika uppgifter i biologiska applikationer, medicin och nanoteknik, särskilt i rymden eftersom de fungerar bra vid låga temperaturer.

I en undersökning av de pyroelektriska egenskaperna hos ferroelektriska nanotrådar, teamet analyserade hur den pyroelektriska koefficienten motsvarar trådens radie och dess koppling. De fann att ju mindre trådradien, desto mer avviker den pyroelektriska koefficienten tills en kritisk radie vid vilken responsen ändras till paraelektrisk (över Curie -temperaturen). Denna så kallade "storlekseffekt" kan användas för att justera fasövergångstemperaturerna i ferroelektriska nanostrukturer, vilket möjliggör ett system med en stor, inställbar, pyroelektriskt svar.

I teorin, användningen av rättande kontakter kan göra det möjligt för den polariserade ferroelektriska nanotråden att generera en jätte, pyroelektrisk, likström och spänning som svar på temperaturfluktuationer som kan skördas och detekteras med hjälp av en bolometrisk detektor. En sådan nanoskala-anordning skulle inte innehålla några rörliga delar och kan vara lämplig för långsiktig drift i omgivande applikationer, såsom in vitro-biologiska system och yttre rymden. Forskarna beräknar att dessa små nanogeneratorer skulle ha mycket hög effektivitet vid låga temperaturer, minskar vid varmare temperaturer.