Ny forskning från Lancaster University presenterar ett "innovativt tillvägagångssätt" för att undersöka värmeledningsförmågan hos nya tvådimensionella material. Arbetet banar väg för att skapa effektiva spillvärmare som genererar billig el, nya kompakta kylskåp och avancerade optiska och mikrovågssensorer och kameror.
Forskningen, ledd av professor i nanovetenskap Oleg Kolosov och Ph.D. student Sergio Gonzalez-Munoz, mäter direkt värmeledningsförmågan hos tvådimensionella material (2DM). Den publiceras i Advanced Materials Interfaces .
Tvådimensionella material är sammansatta av staplar av nästan perfekta tätt bundna atomskivor sammankopplade av de svagare van der Waals-krafterna. De typiska exemplen är nyligen upptäckt grafen, molybdendisulfid och det stora utbudet av övergångsmetalldikalkogenider. Dessa är kända för sina rekordstora elektroniska och mekaniska egenskaper samt sin unika förmåga att manipulera värmeledningsförmåga.
I synnerhet är värmeledningsförmågan hos 2DM nyckeln för att utveckla ny högeffektiv termoelektrik, men det är praktiskt taget omöjligt att mäta värmeledningsförmåga i de tunna skikten av 2DM i nanoskala.
Forskarna löste denna utmaning genom att utveckla en ny scanning termisk mikroskopi tillvägagångssätt som gör det möjligt för dem att direkt mäta värmeledningsförmågan för både i-plan och tvärplan riktningar av tvådimensionella material. Båda planen är väldigt olika på grund av materialets atomära struktur.
Professor Kolosov sa:"Detta arbete förklarar ursprunget till den rekordbrytande termoelektriska prestandan hos flerskiktiga strukturer av tvådimensionella material som vi forskare beskrev i en tidigare uppsats. Vi möjliggör sådana mätningar och demonstrerade detta med exemplet med den potentiellt mycket högst möjliga utför 2DM termoelektrisk indiumselenid (InSe)."
Han sa att forskningen fick konsekvenser för framtida teknisk utveckling.
Mer information: Sergio Gonzalez‐Munoz et al, Direct Measurements of Anisotropic Thermal Transport in γ‐InSe Nanolayers via Cross-Sectional Scanning Thermal Microscopy (Adv. Mater. Interfaces 17/2023), Advanced Materials Interfaces (2023). DOI:10.1002/admi.202370056
Tillhandahålls av Lancaster University
