Он обнаружил, что добавляя органические слои между слоями цинка, можно улучшить характеристики термоэлектрических материалов. Считается, что органические слои также оказывают большое влияние на снижение теплопроводности, что было бы очень полезно в термоэлектрических материалах.
«Разработка более эффективных термоэлектрических материалов является серьезной проблемой, потому что физические свойства, которые влияют на рабочие характеристики материалов, не являются независимыми друг от друга. Оптимизация материала очень трудна, потому что по мере улучшения одной характеристики другие свойства могут ухудшаться. в то же время ", — говорит Тайнелл.Самым большим препятствием на пути широкого использования термоэлектрических генераторов является низкая эффективность известных в настоящее время термоэлектрических материалов. Кроме того, лучшие из существующих составов не выдерживают требуемых высоких температур и часто содержат редкие и вредные элементы.
Экологически чистые материалы В своем докторском исследовании Тайнелл добавлял слой за слоем наноразмерные структуры, исследуя их формирование с помощью рентгеновских и инфракрасных устройств. В исследованиях использовались тонкие пленки оксида цинка, поскольку оксид цинка является одним из наиболее перспективных термоэлектрических оксидных материалов.
Оксидные материалы безвредны для окружающей среды и, в свою очередь, их доступность не является проблемой. Считается, что они сыграют важную роль в будущем развитии устойчивых энергетических технологий.Компания Tynell объединила осаждение атомного слоя и осаждение молекулярного слоя и, таким образом, преуспела в создании гибридной сверхрешетки, состоящей из органических и неорганических соединений. Осаждение атомных слоев — это чрезвычайно точно контролируемый процесс нанопроизводства.
Этот процесс использовался для создания слоистых наноструктур толщиной в сто нанометров, в которых чрезвычайно тонкие органические слои чередовались с более толстыми неорганическими слоями. Для органического вещества использовали три различных исходных материала: гидрохинон, 4-аминофенол и 4,4′-оксидианилин. Было обнаружено, что все протестированные органические молекулы влияют на термоэлектрические свойства тонкой пленки оксида цинка.«Несмотря на то, что структуры исходных материалов были очень похожи, величина эффекта была весьма изменчивой в зависимости от исходного материала.
Гидрохинон был наиболее применимым из трех, потому что он наиболее легко формировал желаемые структуры».Томми Тайнелл защитил докторскую диссертацию в исследовательской группе профессора Академии Маарит Карппинен. Карппинен и ее команда изучали термоэлектрические материалы в течение десятка лет. Исследования группы уникальны тем, что в термоэлектрических исследованиях редко используются гибридные материалы.
Лишь несколько исследовательских групп в мире в настоящее время сосредоточены на изучении свойств гибридных материалов. Использование термоэлектрического сбора энергии позволит снизить нашу зависимость от традиционных источников энергии.
Неиспользованное отработанное тепло доступно повсюду. Например, он производится в промышленных процессах и в домашних условиях, а выхлопные газы автомобилей также выделяют ненужное тепло. Исследование Томми Тайнелла — это шаг к тому, чтобы использовать тепло, которое в настоящее время растворяется в воздухе.Диссертация Томми Тайнелла «Осаждение атомными слоями термоэлектрических тонких пленок ZnO», магистра технических наук, будет рассмотрена в Школе химической технологии Университета Аалто 13 декабря 2013 года в 12 часов дня.
Соперником будет профессор Жюльен Бахманн, а курировать мероприятие будет профессор Академии Маарит Карппинен.