美新技術(shù)摻1%稀土讓熱電材料轉(zhuǎn)換率提高25％
科技日報訊（記者劉霞）據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)2月16日（北京時間）報道，美國能源部阿姆斯國家實驗室的科學家發(fā)現(xiàn)，只需在一種熱電材料中摻雜1%的稀土元素鈰或鐿，就可將這種熱電材料的轉(zhuǎn)換效率提高25%。該項目負責人伊維根·列文表示：“這是科學家首次如此大幅度地提高熱電轉(zhuǎn)換效率。”
熱電材料是一種將熱能轉(zhuǎn)換成電能的功能材料，塞貝克效應（德國物理學家托馬斯·約翰·塞貝克于1821年發(fā)現(xiàn)）和帕爾特效應（法國物理學家詹納·查爾斯·帕爾特于1834年發(fā)現(xiàn)）為熱電能量轉(zhuǎn)換和熱電制冷的應用提供了理論依據(jù)。早在19世紀初，熱電材料就為人們所知，目前，被人們廣為接受且實際應用效果良好的一組熱電材料包括碲、銻、鍺和銀（TAGS）。
阿姆斯實驗室的科學家去年就觀察到，在TAGS材料中增加1%稀土元素鈰或鐿能顯著提高其轉(zhuǎn)換效率。為了弄清楚為何組成成分如此小的改變會對性能產(chǎn)生如此大的影響，該實驗室的科學家施密特·羅爾使用固態(tài)核磁共振光譜對摻雜了稀土元素的TAGS進行了研究，并于近日證實，摻雜1%的鈰或鐿讓這種熱電材料的轉(zhuǎn)換效率提高了25%。列文表示：“稀土元素改變了熱電材料的晶體結(jié)構(gòu)，或許因此改變了其熱電性能。”
上世紀50年代，在科學家的努力下，熱電轉(zhuǎn)換效率取得了一定的突破，并在太空探索領(lǐng)域找到了用武之地。幾十年來，熱電材料和技術(shù)為宇宙探索提供了源源不斷的動力，放射性同位素供熱的熱電發(fā)電器是目前唯一的供電系統(tǒng)，已成功用于美國國家航空航天局（NASA）發(fā)射的旅行者一號行星際探測器、先鋒號探測器、伽利略號木星探測器等宇航器上。
盡管熱電材料受到NASA的青睞，但轉(zhuǎn)換效率低一直讓其很難應用于實際生活。如今，美國科學家在熱電領(lǐng)域的最新進展，有望讓熱電材料成為更好的清潔能源，擁有更廣泛的用途。新的耐用性好且相對容易制造的熱電材料有望進一步擴展其應用領(lǐng)域，包括從工業(yè)精煉廠回收廢熱或使用電動汽車中排放出的熱氣給汽車充電等。
