热电新材料高导电低导热 防止热量浪费

     现在，美国伊利诺伊州的科学家利用一种廉价的常见材料创造了迄今为止回收效率最高的热电。可以使该材料的效率满足大范围应用的需求。若能实现大范围应用，热电在将来可以为汽车提供动力，并清理锅炉和电厂等释放出的能量。

     热电设备是半导体厚片，它具有有用的特性：在其一边加热可以产生电压，用于驱动电流和电力设备。为了获得电压，热电必须是良好的电导体以及不好的热导体。然而，材料的电导性和热导性往往齐头并进，因此热电效率高的材料很难获得。科学家通常用ZT值标记热电效率高的特性，大范围应用热电的ZT值最低应达到3 。

     几年前，美国化学家Mercouri Kanatzidis领导的团队发现了碲化铅（PbTe）的ZT值可达2.2，Kanatzidis和同事很受鼓舞，并开始测试PbTe的化学近亲。其中一种就是硒化锡（SnSe）。研究人员用不同方法合成硒化锡样本。结果显示，其中的b轴样本有较好的电导性和较低的热导率，ZT值达2.6。Kanatzidis称，超低热导率的关键似乎是锡和硒原子的褶皱排列，这种模式好像可以帮助原子在受到热振动时发生折曲，从而减弱SnSe的导热能力。研究结果发表在近日的《自然》杂志上。

     俄亥俄州立大学物理学家Joseph Heremans说，“对于这一领域来说，这是一个奇妙的结果。”Heremans认为，除了标志着向ZT值为3的热电迈进一大步之外，新材料还为未来研究的方式提供了经验。研究人员将试图通过强化微量的“掺杂”原子提高半导体的导电性，同时还保留关键的褶皱式原子排列。如果有人能成功生产出高ZT值材料，那么新的、更便宜的混合动力汽车发动机将会产生。在混合动力汽车发动机中，内燃机并不为汽车提供动力，而是产生热量，然后由热电将其转化为电力驱动马达。