На данный момент во многих исследовательских институтах идут эксперименты по разработке новых полупроводников, которые будут пригодны для термоэлектрических преобразователей энергии (ТПЭ). ТПЭ – устройства, применяемые в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Принцип работы термоэлектрических преобразователей энергии основан на эффекте Зеебека, данное явление состоит в том, что в электрической цепи, составленной из разных проводников (М1 и М2), возникает термо-ЭДС, если места контактов (А, B) поддерживаются при различных температурах. Если цепь замкнута, то в ней течет электрический ток (термоток), причем изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления термотока [1].
Известно, что важнейшим параметром, определяющим свойства материала, является безразмерное значение его термоэлектрической добротности:
где: σ – удельная электропроводность;
S – коэффициент Зеебека;
T – рабочая температура;
k – полная теплопроводность.
В данной работе приводятся результаты исследований в природных образцах магнитных полупроводниковых минералов халькопирита из Талнахского и Сибайского месторождений, где они являются главными добываемыми рудными минералами. Исследуемые образцы были в виде поликристаллических порошков с размером зерен более 0,2 мм [2].
В качестве эффективных термоэлектриков были выбраны магнитные полупроводники. Одним из представителей этого класса соединений является известный полупроводниковый минерал халькопирит CuFeS2.
Кристаллическую структуру халькопирита представляют в виде чередующихся металлических слоев, разделенных слоями атомов серы. Установлено, что халькопирит имеет большой коэффициент Зеебека (500μV/K, при температуре 300 К) [3, 4].
Суть данной работы заключена в том, чтобы найти новые, более устойчивые к нагрузкам материалы, с помощью которых человечество сможет передавать электроэнергию.
Полученный результат является дополнительным подтверждением магнитного механизма ядерной спин-решеточной релаксации в CuFeS2.