Materiais termoelétricos produzidos em larga escala com força centrífuga

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/06/2008

Módulos termoelétricos constituídos por sete pares p-n de telureto de bismuto.
[Imagem: AIST]

Engenheiros japoneses desenvolveram uma película termoelétrica que poderá ser utilizada para revestir equipamentos industriais, motores e até processadores de computador, transformando o calor desperdiçado em energia elétrica.

Película termoelétrica

A película termoelétrica funciona como um revestimento de resfriamento, capturando o calor liberado pela superfície onde ela está aplicada e transformando-o diretamente em eletricidade. Até mesmo o calor do Sol incidindo sobre um dos lados da película produz um diferencial de temperatura em relação ao ar que é suficiente para a geração de energia.

Solidificação pressurizada por centrifugação

A chave da descoberta foi o processo de fabricação, chamado de solidificação pressurizada por centrifugação. A utilização da força centrífuga permite a aplicação de uma pressão constante e uniforme sobre o material, gerando as películas com uma estrutura semelhante à de um único cristal.

Esse novo processo tem duas outras vantagens fundamentais em relação aos métodos atuais utilizados na fabricação de materiais termoelétricos: ele é tecnicamente muito mais simples e tem uma produtividade muito mais elevada.

Múltiplas aplicações

O material termoelétrico flexível pode ser aplicado até mesmo a canos de trocadores de calor na indústria ou a escapamentos de automóveis e em qualquer superfície irregular. A grande vantagem da geração termoelétrica direta de eletricidade é que esses materiais não têm partes móveis, não exigindo manutenção e não perdendo eficiência ao longo do tempo.

A película termoelétrica é caracterizada na classe dos chamados "filmes grossos", possuindo vários micrômetros de espessura, em contraposição aos "filmes finos," utilizados em vários campos de pesquisas e que normalmente têm espessura na faixa dos nanômetros.

Processo de fabricação

O processo de solidificação pressurizada por centrifugação, criado pelos pesquisadores Yoshiaki Kinemuchi e Hisashi Kaga, começa com um substrato cheio de ranhuras, que são preenchidas com telureto de bismuto - um material semicondutor - de tipos p e n.

O substrato é aquecido a uma temperatura superior à necessária para a fusão do telureto de bismuto no interior de uma centrífuga capaz de gerar uma força equivalente a 1.000 G. Rapidamente o material pode ser resfriado, produzindo filmes grossos de cristais termoelétricos de tipos p e n, com 200 micrômetros de espessura.

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