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    第403章 温差发电(第 2/3 页)

    论文之中的数据显示，他们实现了温差发电材料的关键性能指标——热电优值系数（ZT 值）的翻倍。

    他们开发的热电材料具有高达 5 到 6 的热电优值系数，而之前最好的材料一般也只有大约 2.5 到 2.8。

    黄豪杰顿时重点关注起来，让忠将这个团队关于热电材料的资料收集起来，不一会一大堆资料出现在他全息电脑里面。

    温差发电要想提高热电效率，就必须要提高热电材料的 ZT 值，只有ZT值达到或者超过 4，这种技术才具有商用价值。然而，热电效应发现 100 多年过去了，科学家们连 3 都很难达到。

    为什么热电材料的 ZT 值这么难提高?这要从温差发电技术所依赖的物理原理——热电效应本身说起。

    金属或者半导体的内部存在有一定数量的载流子（比如电子或者空穴），而这些载流子的密度会随着温度的变化而出现变化，如果物体的一端温度高，另一端温度低，就会在同一个物体中间出现不同的载流子密度。

    只要可以维持物体两端的温差，就能使载流子持续扩散，从而形成稳定的电压，这便是温差发电的原理。

    而温差发电的效率，取决于热电材料的三个重要的特性：

    第一、塞贝克系数（材料在有温度差的情况下产生电动势的能力），塞贝克系数越高，相同的温差下产生的电动势就越高，意味着能够发出来的电就越多。

    第二、电导率（材料的导电性），电导率越高，电子在材料内部就可以越容易地扩散。

    第三、热导率（材料的导热系数），热导率越高，热量就可以更快速地从热端传递到冷端，从而让温差发电所依赖的温度差消失，电动势也就随之消失。

    显然对于热电材料来说，前两种能力是越强越好，而后一种能力则是越弱越好。

    热电优值系数 ZT，也就是这三个参数的集合：塞贝克系数越高、电导率越高、热导率越低，ZT 值就越高，材料进行温差发电的效率也就越高。

    因此，热电材料的研究，其关键就是如何提高材料的 ZT 值，也就是在实现高的塞贝克系数和电导率的同时，获得低的热导率。

    不过想同时优化这三个参数，是一件十分困难的事情。因为这三种性质是相互关联的，提升一种性质，往往伴随着另一种、甚至两种性质的指标出现削弱。

    一般情况下，提升材料的塞贝克系数，就会降低其电导率。这种三个参数之间相互关联的性质，这使得热电材料的研发一直进展缓慢。

    然而，三种参数“一损俱损、一荣俱荣”的这种关系，也不是完全绝对的。

    这个“利益共同体”也有一个“叛徒”——热导率，更准确地说，是热导率的一部分。材料的热导率包括两个部分，分别是电子热导率和声子热导率。

    其中，前者与电导率息息相关，是“利益共同体”的一分子；但声子热导率，却是在决定热电材料性质的各种参数之中，唯一对 ZT 值里其它所有的参数都没有影响的参数。

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