书海居 m.shuhaiju.net

    第403章 温差发电(第 3/3 页)

    这个维也纳大学团队的研究思路，便是在不影响材料电子热导率的情况下，通过降低声子热导率的方式来降低整体热导率。

    具体到材料的微观层面，就是在不影响电子输运的前提下，通过一些特殊的构造，来增强声子的散射，从而只降低材料的声子热导率，却不改变其它参数。

    他们从 2013 年开始，经过多年的研究，发现了一种可以同时实现高电子热导率和低声子热导率的材料。

    用一层覆盖在硅晶体上的由铁、钒、钨和铝元素组成的合金材料，实现了高达 5 到 6 的 ZT 值，让 ZT 值比现有最好水平翻了倍。

    在通常情况下，这种由铁、钒、铝、钨四种元素组成的合金，其结构非常规则，例如，钒原子旁边一定只有铁原子，铝原子也一样，而两个相邻的同元素原子之间的距离也总是一样。

    然而，当科学家们把薄薄的一层这种材料，与硅材料基底相结合的时候，神奇的事情就出现了。

    尽管这些原子仍然维持着原有的立方体的结构，但原子之间的相互位置却发生了剧烈的改变。

    以前该是一个钒原子出现的位置，现在可能变成了一个铁原子或者铝原子；而一个铝原子旁边本来该是一个铁原子，现在可能还是一个铝原子，甚至是一个钒原子。

    而且，这种各个原子之间位置的改变，完全随机，毫无规律可循。

    这种有序和无序相结合的晶体结构，就让材料产生了独特的性质：

    电子依然可以有自己的特殊路径，在晶体里“自由”穿梭，使得电导率和电子热导率不受影响；但热量传导依赖的声子迁移却被不规则的结构阻隔，导致声子热导率大幅下降。

    这样一来，热端和冷端的温度差得以维持，由此产生的电势差也就不会消失。

    维也纳大学团队也就实现了梦寐以求的热电材料电子热导率不变、声子热导率下降，从而大幅提升ZT值到6的目标。

    而他们的理论上，如果可以改变相关概念材料的拓扑结构，ZT值达到20也将不再只是梦想。

    ZT值达到6，热效率将达到12%左右，如果ZT值可以提升到20，热效率可以和蒸汽轮机相提并论。

    而温差发电设备和蒸汽轮机比起来，那个结构就简单到极点，比如上面提到的钚同位素电池，它就是温差发电电池。

    不过材料学方面，黄豪杰不如正统的李想他们，他连忙向材料研究所发了一个研究课题，让材料研究所专门研发一种ZT值为20左右的热电材料。