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얇은 유기층은 기계 및 장비에 새로운 기능을 제공한다. 예를 들어, 작은 에너지 레큐퍼레이터 (recuperator)를 사용할 수 있다. 미래에는 폐열을 전기로 변환하기 위해 파이프나 다른 표면에 설치 될 것이다. 프라운호퍼 소재 및 빔 기술 연구소 (IWS Dresden)의 전문가들은 이 목적으로 전도성 고분자를 기반으로 잉크를 사용한다. IWS 엔지니어들은 이 프로젝트를 위한 새로운 프로세스를 개발했다. 작은 분자는 네거티브 전하 운반자 (전자)를 운반할 수 있는 고분자로 합성된다. 중요한 접근 방법은 이 중합체가 비교 가능한 중합체와 달리 액체 상태에 있다는 것이다. 이 고분자는 과학자들이 매우 얇고 매끄러운 유기 기능성 도료를 표면에 인쇄하거나 분무할 수 있게 한다. 연구팀은 배터리 교환이 유용하지 않고 매우 비싸지 않은 곳에 접근하기 어려운 장소의 센서에 에너지를 공급하는 열전 발전기를 만들고 싶어 했다. 섭씨 100 도가 넘지 않는 따뜻한 파이프 이것은 지금까지 조사된 폴리머의 상한선이다. 또한 이 기술은 '사물 인터넷'에 도움이 될 수 있다. 열전기 발전기를 사용하는 센서 및 기타 전자 부품은 자체 전기 에너지 요구 사항을 충족시킬 수 있다. 외부 전원 공급 장치가 더 이상 필요하지 않게 될 것이다. 열전기 발전기는 지금까지 낮은 효율로 인해 어려움을 겪고 있다. 열전 발전기'는 수년간 개념으로 알려져 왔다. 그러나 그들의 효율성은 여전히 대규모로 사용하기에는 너무 낮다. 평균적으로 열 에너지의 6 % 만 전기로 전환한다. 이 기술이 아직 확립되지 않았다는 사실은 업계의 과도하게 높은 기대 때문일 것이다. 오늘날의 폴리머 기반 열전 발전기는 불행히도 일반적으로 몇 밀리 와트만 제공한다. 그러나 이 효율을 현저히 높이는데 성공한다면 독일의 에너지 균형에 대한 광범위한 결과가 초래될 수 있다. 예를 들어 자동차 제조업체는 오랫동안 엔진에 이러한 열전기 발전기를 코팅하는 것을 꿈꿔 왔다. 제조 업체들은 이전에 열심히 냉각된 드라이브 유닛의 폐열을 전기 재활용하기 위해 노력한다. 예측에 따르면 자동차의 연료 소비량을 1/10까지 줄일 수 있다고 한다. 그러나 지금까지 테스트된 솔루션은 그다지 효과적이지 않다. 연구팀의 폴리머 기술을 사용하면 미래에 변화가 일어날 수 있다. 연구팀은 이미 중요한 단계를 밟았다. 이 재료를 더 가공하기 위하여 소위 'n 도체 유형'( 'n'가 음의 전하 운반자를 뜻하는 도체)의 중합체를 액화하는 방법을 찾아 냈다. 여기에서 중요한 점은 이러한 중합체 층이 일상 생활에서 사용 후에도 비교적 안정적으로 유지된다는 것이다. 이러한 긴 유기 분자는 공기와 접촉할 때 노화되고 특성을 잃는 경향이 있다. 연구팀은 전도성 고분자를 기반으로 잉크를 생산하는 다단계 공정을 개발했다. 그들은 처음에는 중합체의 짧은 원소, 소위 단량체를 화학적으로 변형시킨다. 이어서 액체에 용해시킨다. 일단 중합체가 결합되면, 액체 물질은 인쇄, 분무 또는 다른 코팅 방법에 의해 처리될 수 있다. 원칙적으로 이 고분자는 이미 인쇄가 가능하다. 그러나 고체 상태의 분산 상태에 있는 한 즉, 입자 혼합물이 필요하다. 반면에 용해된 고분자는 매우 고품질의 매끄러운 층 구조가 가능해, 공정에 따라 두께가 단지 10 분의 1에서 10 분의 1 마이크로 미터에 불과하다. 이것은 차례 차례로 이전에 사용된 중합체보다는 작고 효과적인 소재를 허용한다. 관점에서 볼 때, 또한 유기 트랜지스터와 태양 전지의 건설에 대한 커다란 잠재력을 발견했다. 다음으로, 엔지니어들은 폴리머의 전기 전도성을 더 높이는 데에 집중할 것이다. 또한 새로운 재료로부터 열전기 발전기의 첫 번째 프로토 타입을 생산하는 것을 목표로 하고 있다. |
