Przełom w chłodzeniu: technologia CHESS podwaja efektywność urządzeń chłodniczych
Naukowcy z Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory opracowali cienkowarstwowe materiały CHESS, które niemal dwukrotnie zwiększają efektywność chłodzenia w porównaniu do tradycyjnych metod. Rozwiązanie to może znaleźć zastosowanie od sprzętu domowego po technologie kosmiczne.
Nowa era chłodzenia dzięki technologii CHESS
W Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) w Maryland, USA, opracowano nową technologię chłodniczą opartą na cienkowarstwowych materiałach termoelektrycznych CHESS (controlled hierarchically engineered superlattice structures). Dzięki zaawansowanej inżynierii nano-materiałów, możliwe było niemal podwojenie efektywności energetycznej w porównaniu do powszechnie stosowanych materiałów termoelektrycznych.
Współpraca naukowa i inżynierska
Osiągnięcie to jest efektem dziesięcioletnich badań zespołu APL, we współpracy z inżynierami chłodnictwa z Samsung Research. W opublikowanej w Nature Communications pracy wykazano, że moduły chłodnicze z cienkowarstwowych materiałów CHESS wykazują blisko 100% wzrost efektywności w temperaturze pokojowej względem tradycyjnych rozwiązań.
„To realna demonstracja możliwości nano-inżynieryjnych cienkowarstw CHESS w praktycznych zastosowaniach chłodniczych. Otwiera to drogę do wdrożenia nowoczesnych, energooszczędnych systemów chłodzenia na szeroką skalę.”
– Rama Venkatasubramanian, główny badacz projektu i główny technolog ds. termoelektryków w APL
Przewaga nad tradycyjnymi technologiami
Tradycyjne systemy chłodzenia są często duże, energochłonne i wykorzystują szkodliwe dla środowiska czynniki chłodnicze. Technologia termoelektryczna, stosowana dotychczas głównie w niewielkich urządzeniach, nie była szeroko wykorzystywana ze względu na ograniczoną efektywność i trudności w skalowaniu.
W badaniach porównano moduły z klasycznych materiałów z tymi z cienkowarstw CHESS, mierząc zużycie energii przy różnych poziomach chłodzenia. Wyniki wykazały:
- Blisko 100% wzrost efektywności na poziomie materiału;
- Około 75% poprawę efektywności na poziomie modułu chłodniczego;
- 70% wzrost efektywności w zintegrowanym systemie chłodniczym.
Możliwości skalowania i produkcji
Cienkowarstwowe materiały CHESS wymagają zaledwie 0,003 cm³ materiału na jednostkę chłodzącą – to objętość porównywalna do ziarnka piasku. Produkcja odbywa się metodą MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition), szeroko stosowaną w przemyśle półprzewodnikowym, co umożliwia masowe wdrożenie nowych rozwiązań chłodniczych.
„Ta cienkowarstwowa technologia może być skalowana od małych urządzeń po systemy klimatyzacji budynków, podobnie jak baterie litowo-jonowe.”
– Rama Venkatasubramanian
Szerokie zastosowania: od chłodnictwa po energetykę
Materiały CHESS mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w chłodnictwie, ale również w odzyskiwaniu energii czy zaawansowanych systemach elektronicznych. Prace nad rozwojem obejmują integrację z systemami AI do optymalizacji zużycia energii oraz wdrożenia w większych systemach, takich jak zamrażarki czy HVAC.
„Materiały CHESS umożliwiają przekształcanie różnic temperatur, np. ciepła ciała, w użyteczną energię, co otwiera nowe możliwości dla technologii przyszłości.”
– Jeff Maranchi, Exploration Program Area manager w APL
Perspektywy komercjalizacji
APL planuje dalsze prace nad udoskonaleniem materiałów CHESS oraz współpracę z partnerami przemysłowymi, by wdrażać technologię do praktycznych zastosowań na rynku.
„Wysokoefektywne chłodzenie stanów stałych jest nie tylko naukowo możliwe, ale także możliwe do produkcji na dużą skalę.”
– Susan Ehrlich, menedżer ds. komercjalizacji technologii w APL
Zobacz również:
Źródło: ScienceDaily
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Grupa PGE i Lasy Państwowe rozszerzają współpracę na całą Polskę
Grupa PGE zwiększa swoje zaangażowanie w działania na rzecz ochrony środowiska, obejmując wsparciem wszystkie parki narodowe w kraju oraz rozszerzając współpracę z Lasami Państwowymi. W 2026 roku liczba beneficjentów wzrośnie do 31, a wartość dotacji sięgnie niemal 3,7 mln zł.
Baltic Power: Pierwszy prąd z Bałtyku zasila polską sieć energetyczną
Energia z morskiej farmy wiatrowej Baltic Power po raz pierwszy trafiła do polskiej sieci elektroenergetycznej. To przełomowy moment dla krajowej transformacji energetycznej i jeden z ostatnich etapów budowy pierwszej polskiej farmy wiatrowej na Bałtyku.
Energa strategicznym sponsorem Olsztyn Green Festival 2026 – muzyka, ekologia i innowacje
Energa ponownie zostaje strategicznym sponsorem Olsztyn Green Festival. Tegoroczna, 12. edycja wydarzenia połączy muzykę, proekologiczne inicjatywy i nowoczesne atrakcje, podkreślając zaangażowanie Energi w transformację energetyczną i promowanie zrównoważonego stylu życia.
Wpływ Elektrowni Kozienice na Wisłę: wyniki wieloletnich badań naukowców
Wieloletni monitoring Wisły w rejonie Elektrowni Kozienice pokazuje, że wpływ energetyki na ekosystem rzeki jest złożony i wymaga całościowej analizy. Naukowcy podkreślają znaczenie wielu czynników środowiskowych, a nie tylko działalności elektrowni.
Profesjonalna łączność Enspiriona po raz piąty wsparła bezpieczeństwo Open’er Festival
System TETRA od Enspiriona, spółki z Grupy Energa, już piąty rok z rzędu zapewnił niezawodną komunikację podczas Open’er Festival. Rozwiązanie wspierało sztaby kryzysowe i służby odpowiedzialne za bezpieczeństwo tysięcy uczestników tego masowego wydarzenia.
KGHM zainwestuje ponad 32 mld zł do 2030 r.: nowa kopalnia, ekspansja zagraniczna i transformacja energetyczna
KGHM ogłosił największy w swojej historii program inwestycyjny – ponad 32 mld zł do 2030 r., z naciskiem na rozwój krajowych i zagranicznych aktywów, budowę nowej kopalni oraz transformację energetyczną i technologiczną.
Komentarze