美工程師開發(fā)出非常高效的熱電材料：ZT高達3.1

2021-08-04 09:40:49來源：cnBeta 關(guān)鍵詞：熱電材料新型材料閱讀量：22197

導(dǎo)讀：熱電系統(tǒng)通過溫度梯度發(fā)電，加熱一種特殊材料的一邊可以導(dǎo)致電子開始從較熱的一邊移動到較冷的一邊，在這個過程中產(chǎn)生電流。

　　據(jù)外媒報道，美國西北大學(xué)的工程師們已經(jīng)開發(fā)出一種新的熱電材料，這可能是目前為止效率很高的材料。這種全新的、經(jīng)過改進的提純硒化錫多晶形式具有所有剛好的性質(zhì)，從而使其成為一種將余熱轉(zhuǎn)化為電能的實用材料。

　　熱電系統(tǒng)通過溫度梯度發(fā)電。加熱一種特殊材料的一邊可以導(dǎo)致電子開始從較熱的一邊移動到較冷的一邊，在這個過程中產(chǎn)生電流。研究人員們希望這項技術(shù)能幫助回收電子產(chǎn)品、發(fā)電廠、發(fā)動機甚至炊具中以熱能形式浪費掉的能源。

　　為了充分利用這項技術(shù)，熱電材料需要一些特性。它們需要有高電導(dǎo)率和低熱導(dǎo)率，這樣當(dāng)熱量停留在一邊時電子可以很容易通過。它們需要能有效地利用溫度梯度(稱為塞貝克系數(shù))發(fā)電，理想情況下，它們應(yīng)該能承受高溫。

　　所有這些屬性都被權(quán)衡并以“價值數(shù)字”或ZT來表示。這個數(shù)字從十年前的不足1上升到2012年的2.2，最近則達到了2.7?，F(xiàn)在，西北大學(xué)的研究聲稱ZT達到了3.1。

　　關(guān)鍵是一種被稱為硒化錫的材料，該團隊之前曾將其單晶形式的ZT推至2.6。然而這種材料太脆弱、不適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以研究人員開始將其制成多晶形式，這種形式不僅更堅固還更容易根據(jù)需要切割和塑形。

　　遺憾的是，當(dāng)他們開始用這種形式進行實驗時，他們發(fā)現(xiàn)這種材料有很高的導(dǎo)熱性，這就降低了熱電效應(yīng)。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，罪魁禍?zhǔn)资潜砻嫘纬傻囊粚颖”〉难趸a。當(dāng)他們提純原始材料并去除形成的層時，他們成功地將多晶硒化錫的ZT提高到了3.1。

　　該團隊希望這一突破能帶來更好的熱電發(fā)電機。

　　這項研究的論文通訊作者Mercouri Kanatzidis表示：“這為用多晶硒化錫顆粒制造新設(shè)備及其應(yīng)用探索打開了大門。這些設(shè)備還沒有像太陽能電池那樣流行起來，要制造出好的設(shè)備還要面臨著重大挑戰(zhàn)。我們正專注于開發(fā)一種低成本、高性能的材料以推動熱電設(shè)備得到更廣泛的應(yīng)用。”

　　(原標(biāo)題：美工程師開發(fā)出非常高效的熱電材料：ZT高達3.1)

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