Investigadores do CiQUS multiplican a eficiencia de conversión termoeléctrica do nitruro de cromo usando películas delgadas
Un equipo de investigadores do CiQUS conseguiu incrementar ata nun 250% a eficiencia de conversión termoeléctrica dunha película delgada CrN, en comparación co material a granel. O traballo, que foi publicado por Advanced Materials, abre a porta ao desenvolvemento dunha nova xeración de materiais termoeléctricos baseados en óxidos e nitruros. Aínda que os materiais termoeléctricos (TE) son sobradamente coñecidos, fiables e se utilizan dende hai moitos anos en ámbitos moi diversos (incluíndo o campo da enxeñaría aeroespacial), o seu escaso rendemento e alto custo continúan representando un problema á hora de favorecer o seu uso xeneralizado. Na actualidade, os materiais máis comúns utilizados en dispositivos TE comerciais baséanse en chumbo (Pb), bismuto (Bi), telurio (Te) e selenio (Se), presentando en todos os casos numerosos problemas de inestabilidade, toxicidade ou escaseza. Polo tanto, un dos grandes retos que afronta a ciencia de materiais é o deseño de TE eficientes para producir electricidade a partir da calor que se desprende de procesos industriais, dun xeito máis limpo e competitiva. A principal achega dos investigadores do CiQUS neste traballo foi demostrar que o nitruro, na súa forma natural (CrN), presenta na súa estrutura inestabilidades intrínsecas que anulan a súa condutividade térmica; pero, ademais, mediante a fabricación de películas nanométricas de alta calidade de CrN epitaxial os investigadores obtiveron, a temperatura ambiente, unha mellora de ata o 250% na figura de mérito termoeléctrica (unha medida da eficiencia de conversión) en comparación co CrN natural. As conclusións desta investigación demostran que ideas xa establecidas –como o concepto de resonancia nos enlaces químicos– poden ser aplicadas tamén á regulación dos fenómenos de transporte térmico en nitruros e óxidos de metais de transición. Así, os resultados obtidos con CrN (unidos á súa alta estabilidade térmica, a súa resistencia á corrosión e as súas excepcionais propiedades mecánicas) convérteno nun material prometedor para futuras aplicacións termoeléctricas en altas temperaturas. O traballo, liderado polo Profesor Francisco Rivadulla (ERC Starting Grant do CiQUS), realizouse en colaboración con grupos de investigación das universidades de University of Wisconsin–Madison, Lincoln-Nebraska, Boise-Universidade de Idaho e o MIT (Massachusetts Institute of Technology, Boston).
