新材料首次将热电转化效率提高到14%

2011-1-20 10:01 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网1月19日(北京时间)报道,美国西北大学的化学家、物理学家和材料学家携手研发出一种新材料,这种新材料展示出了高性能的热电特性,能更有效地将机动车的排气系统、工业生产过程和设备、太阳光等发热系统产生的废热转化为电力,其转化效率高达14%,这在科学史上尚属首次。该突破可广泛应用于汽车、玻璃制造等领域。研究结果发表在《自然·化学》杂志上。

  该论文的联合作者之一、西北大学化学教授梅科瑞·卡纳茨迪斯说:“早在100多年前,科学家就知道半导体拥有能利用电力的特性。为了使这一过程变得有效,人们需要找到正确的材料,现在我们已找到制造这种材料的配方。”

  卡纳茨迪斯团队将岩盐纳米晶体溶解在碲化铅内制造出了这种新材料。以前,科学家针对大块物质中内含纳米结构进行的研究表明,纳米内含物可以改进碲化铅的能量转化效率,但纳米内含物也会让电子扩散更多,消减整个组合物的导电能力。在此项研究中,西北大学的研究团队首次证明,碲化铅内内含纳米结构可以同时做到消减电子扩散和提高能源转化效率。

  论文联合作者、西北大学材料科学和工程教授文纳雅克·戴维说:“我们可以将这种材料放在一个只有几根电线的廉价设备内部,并将其同电灯泡之类的设备连接在一起。利用灯泡产生的热量,并将其中约10%到15%的热量转化为能效更高的电能,这种设备能使灯泡更有效地工作。”

  卡纳茨迪斯表示,利用此项科学突破,汽车、化工、玻璃和其他任何利用热能进行生产的工业都能提高其系统的能效。戴维说:“环保领域的专家也会对该突破感兴趣,但这仅仅只是一个开始。这类结构还可以在诸如机械特性和改进材料的强度和韧度方面起作用。”