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热电材料新秀:多孔性物质 未来绿色设备指望它?

2014-07-23 09:06
人在旅途20
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  这是不同的多孔层(梯度多孔材料)组成的层叠结构示意图。每一层包含一组间接分布、大小相同的孔(这里仅显示一组这样的粒子)。

  无论是发热的汽车,还是发热的手提电脑,你生活中的每台机器和设备都通过热损失浪费了大量能量。但是能够将热能和电能相互转化的电热装置可能能够利用废热提高绿色技术能源效率。这一效率的提高对于未来的可持续发展是十分必要的。如今,一项新的研究显示出了多孔性物质如何成为热电材料——即指出了如何在未来使用这种材料制作热电装置。

  希腊雅典国家研究中心(Demokritos)的Dimitris Niarchos说,世界上产生的所有能量中,大约70%以热量的形式消耗。他和在同一研究中心的Roland Tarkhanyan将他们的分析成果发布在美国物理联合会(AIP)出版的《APLMaterials》杂志上。

  为了创造出能够充分利用这种热量的技术,世界各地的研究人员一直在试图创造更有效率的热电材料。一个有发展前景的材料要充满大小约一微米(十的负六次方米)到约一纳米(十的负九次方米)的微孔。Niarchos 说:“多空热电技术能显着提高热电效率。所以这可以作为收集废热的一种可行手段”。

  热量利用声子和震动的量化单位(作为载热粒子)穿过材料。当声子跑进一个孔里时,它会分散、损失能量。因此,声子不能有效地携带热量通过多层材料。这导致该材料的导热系数会比较低。而这一低导热率会提高热电转化效率。材料的孔越多,则导热系数越低,就越适合做热电材料。

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