破記錄高效熱電轉換材料誕生

熱電材料通過材料熱端和冷端的溫差發電，現有材料其轉換效能的指標——熱電優值（ZT）一般在2.5～2.8左右。維也納科技大學（Vienna University of Technology）發明的一種新材料，熱電優值可達5～6。

由於熱電材料的發電原理，要求這樣的材料一方面具有很好的導電性，另一方面傳熱性能要儘可能差。維也納科技大學的鮑爾（Ernst Bauer）說：「這是個挑戰，因為導電性和導熱性是緊密相關的。」

他們在矽晶體材料上加上由鐵、釩、鎢和鋁構成的薄層，實現了熱電材料性能的突破。這份研究近期登上了《自然》（Nature）雜誌。

鮑爾介紹說，這種材料內部每種類型的原子，彼此間距離都是一樣的，以立方體點陣式結構排列，形成一種相當規則的結構。然而將這種材料的薄層附加到矽晶體材料上後，發生了奇妙的效果。

儘管每種原子的結構仍是立方體排列，但是不同類型原子的分佈呈隨機的不規則形態。

這種規則和不規則的混合，使得材料的電阻很小，也就是導電性能很好；然而其不規則的晶格結構，阻礙了熱力的傳播。

鮑爾說，這樣的薄層的發電材料很節省空間，也很靈活，很適合作為感應器、小型電子設備的電源，將在「物聯網」技術中有很大用處。

「如果一個工廠需要大量感應器連接在一起（物聯網的簡單例子），將它們全部用電線連起來統一供電不現實。最好是這些感應器都自帶小巧的熱電發電設備。」◇

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