گرمای زاید ( Waste heat) به حرارتی اطلاق می شود که در انواع وسایلی که کار انجام می دهند یا در آنها فرایند تبدیل انرژی صورت می گیرد، ایجاد می شود، مانند یخدان و انواع سردکن که می توانند هوای محیط اطراف را گرم کنند؛ همچنین موتورهای احتراقی گرمای زاید زیادی تولید می کنند.
تبدیل مستقیم انرژی برق به گرما آسان است اما برعکس این جریان یعنی تبدیل گرما به برق چندان آسان نیست.
اکنون محققان آزمایشگاه ملی 'ساندیا' در آمریکا یک وسیله کوچک مبتنی بر سیلیکون ساخته اند که می تواند آنچه را گرمای زاید نامیده می شود، بگیرد و به جریان مستقیم برق (DC) تبدیل کند.
این دستگاه از مواد رایج و فراوان مانند آلومینیوم، سیلیکون و دی اکسید سیلیکون یا شیشه که به روش های بسیار نامعمول ترکیب شده اند، ساخته شده است.
این دستگاه سیلیکونی گرما را می گیرد، هدایت و سپس به برق تبدیل می کند.
اندازه این دستگاه 1.8 در 1.8 اینج (4.57 در 4.57 سانتی متر) است، پهنای آن به اندازه نصف یک سکه کوچک و به براقی فلز است.
سطح روی این دستگاه از آلومینیوم است که با نوارهای تقریبا 20 برابر نازکتر از پهنای یک تار موی انسان حکاکی می شود. این الگو آنقدر کوچک است که با چشم غیرمسلح دیده نمی شود اما مانند آنتن پرتو مادون قرمز را می گیرد.
میان لایه آلومینیومی سطح روی این دستگاه و لایه سیلیکونی سطح انتهایی آن یک لایه بسیار نازک از دی اکسید سیلیکون قرار دارد. ضخامت این لایه حدود 20 اتم سیلیکون است که 16 هزار برابر نازکتر از یک تار موی انسان است. این آنتن آلومینیومی اشعه مادون قرمز را به این لایه نازک هدایت می کند.
پرتو مادون قرمز در دی اکسید سیلیکون به دام می افتد و نوسانات الکتریکی بسیار سریع حدود 50 تریلیون بار در ثانیه ایجاد می کند. این کار الکترون ها را به صورت نامتقارن میان آلومینیوم و این سیلیکون به عقب و جلو حرکت می دهد.
این رویه 'یکسوسازی' نامیده می شود و جریان برق خالص DC تولید می کند.
محققان این دستگاه را یک گیرنده مادون قرمز می نامند. این دستگاه جامد هیچ بخش متحرکی برای فشرده شدن، خم شدن یا شکستن ندارد و نباید به صورت مستقیم با منبع گرما که می تواند باعث تنش حرارتی شود، در تماس باشد.
دستاورد این محققان به تازگی در نشریه Physical Review Applied منتشر شده است.
