熱電材料,可以采集廢熱并將其轉(zhuǎn)化為電力,是一種非常受歡迎的、環(huán)境友好的可再生能源。
然而,對(duì)于熱電材料大規(guī)模應(yīng)用來說,熱電轉(zhuǎn)化效率是非常關(guān)鍵的因素之一。因此,科學(xué)家們都在迫切尋找提高熱電轉(zhuǎn)化效率的途徑。例如,前不久筆者剛介紹過,美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的物理學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn),在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下,拓?fù)浒虢饘俨牧系臒犭娹D(zhuǎn)化效率將得以顯著提升。
然而,近日在提升熱電轉(zhuǎn)化效率方面,科學(xué)家們又取得了新進(jìn)展。英國(guó)華威大學(xué)的一項(xiàng)最新研究表示,采用一種如同原子一般薄的一維納米材料,可以將廢熱更高效地轉(zhuǎn)化為電力,從而為生成可持續(xù)的能源開辟了一條新途徑。
這項(xiàng)研究由華威大學(xué)物理系的 Andrij Vasylenko、Samuel Marks、Jeremy Sloan、 David Quigley 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)與劍橋大學(xué)以及伯明翰大學(xué)合作開展。相關(guān)論文發(fā)表于《ACS Nano》雜志。
科學(xué)家們將材料盡可能地塑造成最薄的納米線,從而實(shí)現(xiàn)效率最高的熱電材料。
華威大學(xué)物理系博士、論文的第一作者 Andrij Vasylenko 評(píng)論說:“與三維材料相比,單獨(dú)的納米線傳導(dǎo)的熱量更少,同時(shí)傳導(dǎo)的電力卻更多。在一維材料中,這些特性會(huì)產(chǎn)生出前所未有的熱電轉(zhuǎn)化效率。”
包括伯明翰大學(xué)博士 Andrew J. Morris 的研究組在內(nèi)的科研人員們,一直在研究將極窄的碳納米管中的碲化錫(tin telluride)結(jié)晶作為模板,以最低維形式構(gòu)成這些熱電材料。
在一項(xiàng)理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究中,他們不僅能夠建立起模板尺寸與生成的納米線結(jié)構(gòu)之間的直接依賴關(guān)系,也演示了這項(xiàng)技術(shù)如何用于控制碲化錫形成直徑為一兩個(gè)原子的納米線的熱電效率。
論文第一作者 Vasylenko 博士對(duì)于這項(xiàng)研究成果感到興奮不已:“這項(xiàng)研究開啟一個(gè)新機(jī)遇,它不僅可用于制造新一代熱電發(fā)電機(jī),也可以在豐富且無毒的化學(xué)元素中探索用于熱電學(xué)的候選材料。”
隨著對(duì)于熱電器件小型化和提高效率的需求不斷增長(zhǎng),納米結(jié)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)提供了一條重要途徑。