Термоэлектрические материалы и устройства на основе углеродных нанотрубок

Преобразование сбросового тепла в электрическое напряжение способно значительно уменьшить углеродный след ряда важнейших секторов энергетики, включая транспорт, производство электроэнергии и промышленные процессы. Тепловая энергия также представляет собой распространённый источник энергии с низким потоком, который можно использовать для питания портативных и носимых электронных устройств, а также критически важных компонентов в удалённых автономных местах. Поэтому активно исследуется целый ряд различных неорганических и органических материалов на предмет их применения в устройствах для термоэлектрического сбора энергии. Термоэлектрические материалы на основе углерода особенно привлекательны благодаря использованию нетоксичного и доступного сырья, пригодности для высокопроизводительных методов изготовления из растворов и высокой удельной энергии (то есть W g−1), обеспечиваемой их малой массой. Одностенные углеродные нанотрубки (SWCNTs) представляют собой уникальную одномерную аллотропную модификацию углерода, структурные, электрические и тепловые свойства которой обеспечивают эффективное преобразование тепловой энергии в электрическую посредством термоэлектрического эффекта. В настоящем обзоре подробно рассмотрен прогресс в понимании фундаментальных термоэлектрических свойств SWCNTs, композитов на основе нанотрубок и термоэлектрических устройств, изготовленных из этих материалов. Эти достижения демонстрируют огромный потенциал материалов и композитов на основе углеродных нанотрубок для создания высокоэффективных устройств нового поколения для термоэлектрического сбора энергии.