Geschat wordt dat maar liefst tweederde van de energie die jaarlijks in de VS wordt verbruikt, wordt verspild als warmte. Neem bijvoorbeeld, auto motoren, laptopcomputers, telefoons, zelfs koelkasten, die warm worden door overmatig gebruik.

Stel je voor dat je de warmte die ze genereren zou kunnen opvangen en omzetten in meer energie.

Universitair hoofddocent werktuigbouwkunde Mathieu Francoeur van de Universiteit van Utah heeft een manier ontdekt om meer elektriciteit uit warmte te produceren dan mogelijk was door een siliciumchip te maken. ook wel bekend als een "apparaat, " die meer warmtestraling omzet in elektriciteit. Zijn bevindingen werden gepubliceerd in de krant, Een Near-Field Radiative Heat Transfer Device, in het nieuwste nummer van Natuur Nanotechnologie .

Onderzoekers hebben eerder vastgesteld dat er een theoretische "blackbody-limiet" is voor hoeveel energie kan worden geproduceerd uit thermische straling (warmte). Maar Francoeur en zijn team hebben aangetoond dat ze veel verder kunnen gaan dan de blackbody-limiet en meer energie kunnen produceren als ze een apparaat maken dat twee siliciumoppervlakken heel dicht bij elkaar gebruikt. Het team produceerde een chip van 5 mm bij 5 mm (ongeveer de grootte van een wiskop) van twee siliciumwafels met een nanoscopische opening ertussen van slechts 100 nanometer dik, of een duizendste van de dikte van een mensenhaar. Terwijl de chip in een vacuüm was, ze verwarmden een oppervlak en koelden een ander oppervlak af, waardoor een warmtestroom ontstond die elektriciteit kan opwekken. Het concept om op deze manier energie op te wekken is niet uniek, maar Francoeur en zijn team hebben een manier ontdekt om de twee siliciumoppervlakken op microscopische schaal uniform dicht bij elkaar te passen zonder elkaar aan te raken. Hoe dichter ze bij elkaar staan, hoe meer elektriciteit ze kunnen opwekken.

"Niemand kan meer straling uitzenden dan de blackbody-limiet, " zei hij. "Maar als we naar de nanoschaal gaan, jij kan."

In de toekomst, Francoeur voorziet dat dergelijke technologie niet alleen kan worden gebruikt om draagbare apparaten zoals laptops en smartphones af te koelen, maar ook om die warmte naar een langere levensduur van de batterij te leiden, mogelijk wel 50% meer. Een laptop met een oplaadtijd van zes uur kan oplopen tot negen uur, bijvoorbeeld.

De chips kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van zonnepanelen te verbeteren door de hoeveelheid elektriciteit uit de hitte van de zon te vergroten of in auto's om de warmte van de motor te halen om de elektrische systemen van stroom te voorzien. Ze kunnen ook worden ontworpen om te passen in implanteerbare medische apparaten zoals een pacemaker waarvoor geen vervangbare batterijen nodig zijn.

Een ander voordeel is dat dergelijke technologie de levensduur van computerprocessors kan helpen verbeteren door ze koel te houden en slijtage te verminderen, en het zal meer energie besparen die anders door ventilatoren wordt gebruikt om de processors te koelen. Het kan ook helpen het milieu te verbeteren, François betoogde.

"Je zet de warmte terug in het systeem als elektriciteit, "zei hij. "Op dit moment, we dumpen het gewoon in de atmosfeer. Het verwarmt je kamer, bijvoorbeeld, en dan gebruik je je airco om je kamer te koelen, wat meer energie verspilt."