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美工程师开发出非常高效的热电材料：ZT高达3.1

2021-08-04 09:40:49来源：cnBeta 关键词：热电材料新型材料阅读量：22196

导读：热电系统通过温度梯度发电，加热一种特殊材料的一边可以导致电子开始从较热的一边移动到较冷的一边，在这个过程中产生电流。

　　据外媒报道，美国西北大学的工程师们已经开发出一种新的热电材料，这可能是目前为止效率很高的材料。这种全新的、经过改进的提纯硒化锡多晶形式具有所有刚好的性质，从而使其成为一种将余热转化为电能的实用材料。

　　热电系统通过温度梯度发电。加热一种特殊材料的一边可以导致电子开始从较热的一边移动到较冷的一边，在这个过程中产生电流。研究人员们希望这项技术能帮助回收电子产品、发电厂、发动机甚至炊具中以热能形式浪费掉的能源。

　　为了充分利用这项技术，热电材料需要一些特性。它们需要有高电导率和低热导率，这样当热量停留在一边时电子可以很容易通过。它们需要能有效地利用温度梯度(称为塞贝克系数)发电，理想情况下，它们应该能承受高温。

　　所有这些属性都被权衡并以“价值数字”或ZT来表示。这个数字从十年前的不足1上升到2012年的2.2，最近则达到了2.7。现在，西北大学的研究声称ZT达到了3.1。

　　关键是一种被称为硒化锡的材料，该团队之前曾将其单晶形式的ZT推至2.6。然而这种材料太脆弱、不适合大规模生产，所以研究人员开始将其制成多晶形式，这种形式不仅更坚固还更容易根据需要切割和塑形。

　　遗憾的是，当他们开始用这种形式进行实验时，他们发现这种材料有很高的导热性，这就降低了热电效应。仔细观察发现，罪魁祸首是表面形成的一层薄薄的氧化锡。当他们提纯原始材料并去除形成的层时，他们成功地将多晶硒化锡的ZT提高到了3.1。

　　该团队希望这一突破能带来更好的热电发电机。

　　这项研究的论文通讯作者Mercouri Kanatzidis表示：“这为用多晶硒化锡颗粒制造新设备及其应用探索打开了大门。这些设备还没有像太阳能电池那样流行起来，要制造出好的设备还要面临着重大挑战。我们正专注于开发一种低成本、高性能的材料以推动热电设备得到更广泛的应用。”

　　(原标题：美工程师开发出非常高效的热电材料：ZT高达3.1)

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