Арабиногалактан — это полисахарид, получаемый из древесины лиственницы Сибирской. Иркутские ученые использовали этот ценнейший компонент в качестве покрытия для теллурида висмута, который относится к термоэлектрическим материалам. В результате они получили наночастицы, которые можно использовать для создания современных биоразлагаемых полимерных нанокомпозиционных термоэлектриков — материалов, которые способны образовывать из разницы температур электрическую энергию. Теперь ученые выясняют, насколько эффективно полученный композит может превращать тепло в электричество.
Термоэлектрические материалы — это полупроводниковые вещества, которые способны конвертировать тепло в электричество и наоборот. Они необходимы для подзарядки или охлаждения некоторых устройств. Например, термоэлектрические элементы есть в смарт-часах и биосенсорах: они за счет подзаряжают эти нательные устройства за счет тепла человеческого тела. Еще они могут охлаждать различные электронные устройства, конвертируя избыточное рассеянное тепло, которое вырабатывается при работе приборов, в электричество.
Теллурид висмута — это как раз эффективный термоэлектрический материал. Ученые Иркутского института химии им. А. Е. Фаворского СО РАН получили наночастицы теллурида висмута, проведя реакцию ионного обмена между нитратом висмута и теллурид-анионами, а затем стабилизировали их поверхности оболочкой из полисахарида арабиногалактана.
За счет этой оболочки «сопротивление» наночастиц внешнему нагреву и эффективность термоэлектрического превращения повысились. При этом основная стадия термического разложения композита стала наступать позже и при больших температурах.
Ученые выяснили, что разложение чистого арабиногалактана при постепенном нагревании протекает в две стадии: во время первой испаряется влага, содержащаяся в образце (для удаления влаги из чистого полисахарида потребовался нагрев до 230ºC), а во время второй происходит терморазложение самого полисахарида.
А в образце полисахарида, где присутствовали наночастицы теллурида висмута, влага из нанокомпозитов на первой стадии выходила при более низких температурах — до 170ºC. Кроме того, наличие наночастиц в полисахариде привело к появлению еще одной стадии, предшествующей основной стадии терморазложения нанокомпозита.
«Данная промежуточная стадия, связанная с испарением влаги, присутствующей на поверхности наночастиц, перекрывается с основной стадией термического разложения. Измерения показали, что сама основная стадия термического разложения нанокомпозитов наступает позже и при больших температурах (270ºC), по сравнению с исходным полисахаридом (240ºC). Это непосредственно связано с „сопротивлением“ наночастиц внешнему нагреву», — поясняют авторы портала MENDELEEV.INFO, ссылаясь на исследование иркутских ученых. Оно опубликовано в Journal of Thermal Analysis and Calorimetry.
Фото: mendeleev.info
