细菌太阳能;红外微波;硼化镓的导热性。
细菌太阳能
英属哥伦比亚大学的研究人员开发了一个太阳能电池使用细菌将光转化为能量。细胞在昏暗的灯光下有效地工作在明亮的光线,使太阳能成为潜在的选择在世界领域,经常有阴云密布的天空。
称为生物细胞,他们工作利用细菌使用的天然染料进行光合作用。先前的努力都集中在提取染料,昂贵和复杂的过程,涉及有毒溶剂,可以导致染料降解。
团队的解决办法是离开染料的细菌。他们转基因大肠杆菌生产大量的番茄红素,使番茄桔红色,尤其有效地吸收光能量转换。研究者涂布细菌与矿物可以作为半导体、玻璃表面和应用混合物。
镀膜玻璃作为阳极的一端的细胞,他们生成一个每平方厘米0.686毫安的电流密度。
“我们记录最高的生物太阳能电池的电流密度,“Vikramaditya Yadav说,哥伦比亚大学教授的化学和生物工程系。“这些混合材料,我们可以制造经济和可持续发展,并且有足够的优化,可以执行类似的效率为传统的太阳能电池”。
节约成本是很难估计的,但亚达夫认为过程降低了染料的生产成本的十分之一。圣杯,亚达夫说,会发现这一过程不会杀死细菌,这样他们就可以无限期地生产染料。
红外微波
桑迪亚国家实验室的研究人员正致力于建立一个新的红外整流天线可以将废热转化为直流电源。
“短期内我们紧凑的红外电源,可能取代放射性同位素热电发电机,”保罗·戴维斯说桑迪亚的物理学家。称为银行均,发电机等任务驱动传感器用于太空任务,没有得到足够的阳光直接照射太阳能电池板。
这个新设备由1/8英寸约1/8英寸,厚度的一半一分钱和metallically闪亮。顶部是铝、蚀刻作为天线的条纹。铝和硅之间的底部是一个薄层,大约20个硅原子厚,二氧化硅。图案和铝蚀刻天线通道红外辐射到这一层。
微波,整流天线的简称,是由普通铝、硅和二氧化硅使用集成电路行业的标准过程。(来源:兰迪·蒙托亚/桑迪亚国家实验室)
因为团队使红外微波集成电路行业所使用的相同的过程,它是容易可伸缩,在桑迪亚柄约书亚说,电气工程师。“我们刻意专注于常见的材料和流程是可伸缩的。理论上,任何商业集成电路制造设施可以让这些依。”
制造最大的挑战之一是掺杂的硅,它将反映出红外线像金属,制造工程师罗布加里奇说领导过程的发展。“通常你不涂料硅死,你不要试图把它变成一个金属,因为你有金属。在这种情况下我们需要它掺杂尽可能在不伤害的材料。”
最新版本的红外微波产生8毫微瓦功率每平方厘米的专业热灯在450度c .上下文,一个典型的太阳能计算器使用约5毫瓦,所以他们需要一张红外微波比一个标准的一张纸一个计算器。所以,团队有许多想法对未来改进的红外微波更有效率。
该小组计划使设备更加高效。观点包括使微波顶级模式2 d x 1 d条纹,而是为了吸收红外光在所有偏振;重新设计整流层是一个全波整流器代替现在的半波整流;并使薄硅片上的红外微波由于电阻功率损耗降到最低。
团队认为,在5年内,红外微波可能有效足以让它成为一个好的选择银行均为紧凑的电源。
导热材料
位于达拉斯的得克萨斯大学研究人员,伊利诺伊大学香槟分校和休斯顿大学的创建高导热晶体的半导体硼化镓,他们指出,有可能促进电子产品的散热。
而钻石散热是一个很好的选择,有大约2200瓦特/ meter-kelvin的导热系数,结构性缺陷在人造金刚石和天然金刚石的高成本限制了其使用。
2013年,波士顿大学和海军研究实验室的研究人员发表了一项研究,预测硼化镓可能执行以及金刚石热撒布机。2015年,休斯顿大学的团队成功地产生这样的硼化镓晶体,但材料有相当低的热导率,每meter-kelvin 200瓦左右。
“我们一直致力于这项研究在过去的三年,现在已经大约1000瓦特/ meter-kelvin导热系数,这是仅次于钻石散装材料,“说Bing Lv,达拉斯德州大学物理系助理教授。
硼化镓晶体,用电子显微镜成像。(来源:位于达拉斯的得克萨斯大学)
“硼化镓晶体合成使用了一种叫做化学汽运输,”伊利诺斯州博士后研究员Qiye郑说。“元素硼、砷结合在汽相,然后冷却压缩成小晶体。我们结合广泛的材料特性和试错法合成的条件产生足够高质量的晶体。”
伊利诺斯州团队使用电子显微镜和一种称为时域thermoreflectance的技术来确定类型的实验室培养的晶体是免费的缺陷导致降低热导率。
“我们生产的硼化镓晶体测量数十个在这项研究中,发现材料的导热系数可以三倍的最佳材料被用作散热器今天,”郑说。
“我认为硼化镓电子产品的未来潜力巨大,“Lv说。“这是非常类似于硅半导体属性,这就是为什么是理想的硼化镓合并到半导体设备。”
Lv也表示,尽管砷本身可以对人类有毒,一旦纳入一个复合硼化镓等材料变得非常稳定,无毒。
研究人员下一步准备尝试其他流程改善增长和性能材料的大规模应用。
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