麻省理工学院纳米技术联合研究推进热力学新纪元

波士顿学院和麻省理工学院已经利用纳米技术实现了热电效率的重大提高,这是一个里程碑,为新一代产品铺平了道路——从半导体和空调到汽车排气系统和太阳能技术——运行更清洁。

该团队的低成本方法的细节今天发表在《科学》(Science)杂志的网络版上,该方法包括建造微型合金纳米结构,可以作为微型冷却器和发电机。欧洲杯线上买球研究人员说,除了价格便宜之外,他们的方法还可能带来实用的、短期的改进,使产品消耗更少的能量,或捕捉本来会被浪费的能量。

自19世纪初发现热电效应以来,科学家们对其既感兴趣又感到沮丧,而这一发现是探索利用热电效应的一个关键里程碑。这种效应指的是某些材料可以将热转化为电,反之亦然。欧洲杯足球竞彩但在试图利用这种效应的过程中遇到了障碍:大多数导电材料同时也传导热量,所以它们的温度很快就会平衡。欧洲杯足球竞彩为了提高效率,科学家们一直在寻找既能导电又不能导热的材料。欧洲杯足球竞彩

不列颠哥伦比亚大学和麻省理工学院的研究人员利用纳米技术,大幅提高了碲化铋锑的热电效率。碲化铋锑是一种半导体合金,自20世纪50年代以来一直广泛用于商业设备。具体来说,该团队发现合金的价值值增加了40%,这是科学家用来衡量一种材料的相对性能的术语。

这是半个世纪以来首次使用这种可在室温和高达250摄氏度下工作的低成本材料。成功地使用了相对便宜和环境友好的合金散装形式意味着该发现可以迅速应用于一系列用途,导致更高的冷却和发电效率。

“通过使用纳米技术,我们找到了一种改进旧材料的方法,将其分解,然后以纳米结构的整体形式重建它,”波士顿学院的物理学家任志峰(音译)说,他是该项目的领导者之一。“这种方法成本低,可以大规模生产。这是一个令人兴奋的机会,以一种经济有效的方式提高热电材料的性能。”欧洲杯足球竞彩

“这些热电材料已经应用于许多领域,但这种更好欧洲杯足球竞彩的材料可以产生更大的影响,”麻省理工学院(MIT)机械工程Warren and Towneley Rohsenow教授、该项目的另一位负责人陈刚(Gang Chen)说。

热电的核心是物理学的“热与冷”问题。例如,加热导线的一端会使电子移动到较冷的一端,从而产生电流。反过来,对同一根电线施加电流将把热量从热的部分带到冷的部分。声子,一种振动的量子模式,扮演着关键的角色,因为它们是绝热固体中热传导的主要方式。

碲化铋锑是一种常用于热电产品的材料,研究人员将其压碎成纳米级的粉尘,然后将其整体重组,尽管使用的是纳米级成分。重构合金的晶粒和不规则性极大地减缓了声子通过材料的速度,通过阻止热流而允许电流流动,从根本上改变了热电性能。

除了任志军和他在BC实验室的六名研究人员外,国际团队还包括麻省理工学院的研究人员,包括陈和研究所教授Mildred S. Dresselhaus;马萨诸塞州牛顿市GMZ能源公司的研究科学家Bed Poudel说。的公司由任、陈和CEO迈克鼠尾草属的;以及中国南京大学客座物理学家刘俊明教授。

热电材料已经被美国宇航局用来为欧洲杯足球竞彩遥远的宇宙飞船发电。这些材料已经欧洲杯足球竞彩被特种汽车座椅制造商用来在夏天让司机保持凉爽。汽车工业一直在尝试利用热电材料将汽车尾气系统的废热转化为电流,为汽车提供动力。欧洲杯足球竞彩

2008年3月24日发布

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