De tweede wet van de thermodynamica is een grote hit bij de baret-dragende universiteitsmenigte vanwege zijn impliciete existentiële crunch. De neiging van een gesloten systeem om steeds meer ontregeld te raken als er geen energie wordt toegevoegd of verwijderd, is een populair, als het niet deprimerend is, 'dingen vallen uit elkaar'-wetten die de ervaring van de adolescent lijken te bevestigen.

Nu heeft een gezamenlijk team van Oekraïense en Amerikaanse wetenschappers meer werk en minder poëzie geëist van de tweede wet van de thermodynamica, het voorstellen van een nieuwe "pyro-elektrische" methode om kleine apparaten van stroom te voorzien met behulp van afvalwarmte.

Met behulp van kleine structuren genaamd ferro-elektrische nanodraden, ze kunnen snel een elektrische stroom genereren als reactie op elke verandering in de omgevingstemperatuur, het oogsten van anders verspilde energie van thermische schommelingen. Hun rapport verschijnt in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .

legt hoofdonderzoeker Anna Morozovska van de National Academy of Sciences van Oekraïne uit, "De tweede wet van de thermodynamica regeert het moderne leven:door allerlei soorten industrie, de mens produceert consequent een enorme hoeveelheid restwarmte. Echter, de wetten van de thermodynamica sluiten niet uit dat een deel van deze energie wordt gered door de thermische fluctuaties te oogsten om elektriciteit te produceren."

Pyro-elektriciteit kan een sleutelrol spelen in consumentenelektronica, zegt Morozovska, en het terugwinnen van deze warmte in de vorm van pyro-elektrische energie kan leiden tot een nieuw tijdperk van 'kleine energie'. Pyro-elektrische nanogeneratoren kunnen uitermate nuttig zijn voor het aandrijven van specifieke taken in biologische toepassingen, geneeskunde en nanotechnologie, vooral in de ruimte omdat ze goed presteren bij lage temperaturen.

In een onderzoek naar de pyro-elektrische eigenschappen van ferro-elektrische nanodraden, het team analyseerde hoe de pyro-elektrische coëfficiënt overeenkomt met de straal van de draad en de koppeling ervan. Ze ontdekten dat hoe kleiner de draadstraal, hoe meer de pyro-elektrische coëfficiënt divergeert tot een kritische straal waarbij de respons verandert in para-elektrisch (boven de Curie-temperatuur). Dit zogenaamde "grootte-effect" zou kunnen worden gebruikt om de faseovergangstemperaturen in ferro-elektrische nanostructuren af ​​te stemmen, waardoor een systeem met een grote, afstembaar, pyro-elektrische reactie.

In theorie, het gebruik van gelijkrichtende contacten zou de gepolariseerde ferro-elektrische nanodraad in staat kunnen stellen een reus te genereren, pyro-elektrisch, gelijkstroom en spanning in reactie op temperatuurschommelingen die kunnen worden opgevangen en gedetecteerd met behulp van een bolometrische detector. Een dergelijk apparaat op nanoschaal zou geen bewegende delen bevatten en zou geschikt kunnen zijn voor langdurig gebruik in omgevingstoepassingen zoals in-vitro biologische systemen en de ruimte. De onderzoekers berekenden dat deze kleine nanogeneratoren een zeer hoog rendement zouden hebben bij lage temperaturen, afnemend bij warmere temperaturen.