纳米技术破解50年难题 热电效率得以大幅提升

　　研究者们近日表示，通过将一种广泛应用的半导体材料粉碎成纳米粒子，他们已经制成了一种化合物，可以用于制造更加清洁、更加高效的制冷机、太阳能发电厂及其他设备。

　　这种粉碎后的材料，使得其导电时产生的热能大幅降低，解决了一个困扰工程师们50年的问题。

　　该研究发表在《科学》杂志上，麻省理工学院和波士顿大学的研究小组表示，他们的方法提供了一种使热电效率获得大幅提升的廉价途径。

　　“它使得材料导电时产生的热能减少了40%，”波士顿大学物理学家任志峰（Zhifeng Ren）在接受路透社电话采访时表示，“为了达到这个目标，我们需要使微粒变得更小，这样才能更有效地阻滞热流。”

　　在本实验中使用的是铋-锑-碲化物（bismuth antimony telluride），它们使热能分散和转换方向，新产生的化合物既可用来制冷也可用来发电。

　　“这种材料在实际中得到广泛应用，但是这种更好的材料能有更大的影响，”参与该项研究的麻省理工学院机械工程系教授陈刚（Gang Chen）补充说。

　　这种新材料可以应用于太阳能、制冷、排气系统，甚至更为一般的用途中。

　　“你可以在豪华轿车的热电制冷座椅中使用这种类型的制冷装置，”任志峰表示。　<b> 从野餐用具到发电厂</b>

　　任志峰说：“你也可以用它做野餐冷却器。许多科学设备需要将冷却温度保持在一定的数值上。这种材料同样可以用来发电，在任何地方只要你有诸如汽车排气管这样的热源，你就可以利用热能发电，节省燃气。”

　　麻省理工学院和波士顿大学基于该技术联合申请的一项专利已获授权，两所大学已经许可任志峰和陈刚的创业公司GMZ Energy使用该专利。

　　“我们所发展的纳米结构制备方法是低成本的，可随时实现大规模量产，”他们在报告中写道，“这些研究结果提供了具备成本效益的提高热电材料性能的方法。”

　　热电效应发现于19世纪早期，涉及温差直接转变为电压和与其相反的效应。如果设备的一端比另一端更冷或更热，这种温差就可以用来产生电能。

　　热电材料可以用于控制温度，但是这种效应产生的效率较低，因为大多数材料既导电又导热，所以它们的温度很快就趋同。

　　科学家们一直在寻找以同样的方式导电却不导热的材料。

　　任志峰和陈刚的小组对铋-锑-碲化物开展了研究，这种半导体合金从1950年起就被广泛使用。他们将它粉碎成最细小的微粒，然后利用纳米组分对其进行了体状重组。（薛亮）