實驗證明摻雜稀土讓熱電材料轉換率提高25%

　　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換效率。”

　　熱電材料是一種將熱能轉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構，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，熱電轉換效率取得了一定的突破，并在太空探索領域找到了用武之地。幾十年來，熱電材料和技術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。