背景
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。對(duì)于其原理和用途，筆者在以往中已經(jīng)多次介紹過(guò)，這里就不贅述了。
（圖片來(lái)源：Ashutosh Tiwari / 猶他大學(xué)）
然而，對(duì)于熱電材料大規(guī)模應(yīng)用來(lái)說(shuō)，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(guò)，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。
（圖片來(lái)源：Chelsea Turner/MIT）
創(chuàng)新
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(kāi)辟了一條新途徑。
（圖片來(lái)源：華威大學(xué)）
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(kāi)展。相關(guān)論文發(fā)表于《ACS Nano》雜志。
技術(shù)
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(shuō)：“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(lài)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。
（圖片來(lái)源：參考資料【2】）
價(jià)值
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(kāi)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(wú)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。
