熱電材料新突破

2015年南韓縱合納米結構物理中心和美國加州加尼福尼亞技術研究所已發展出一種新的,十分高效的熱電合金,這種合金的熔點很高,為此,要用粉末冶金法製成合金;這種合金的成份為Bi0.5Sb1.5Te3; 這裡採用碲作液相擴散,聯接顆粒,形成錯位陣列,使熱電轉換效率提高。經用30個樣品試驗;在320K時,效率達到2.01,為工業標準的二倍。新熱電合金的發現,為將來熱電器件現代化鋪平道路。1837年法國物理學家Jean Chartes Athanase peltier 發現了熱電(TE)溫度控制的關鍵概念。它是這樣的重要;以致現 在TE 器件一般都稱為Peltier 器件。此後,不斷有人在這方面工作,以改進熱電發電的效率,但能量效率仍趕不上壓縮/蒸發冷卻的效率。

1837年法國物理學家Jean Chartes Athanase peltier 發現了熱電(TE)溫度控制的關鍵概念。它是這樣的重要;以致現 在TE 器件一般都稱為Peltier 器件。此後,不斷有人在這方面工作,以改進熱電發電的效率,但能量效率仍趕不上壓縮/蒸發冷卻的效率。

1960年,TE 器件主要用鉍-碲或銻-碲合金,具有峰效率(peak efficiency)1.1。

2015年南韓縱合納米結構物理中心(South Korea at IBS Center for Integrated Nanostructure Physics)和美國加州加尼福尼亞技術研究所已發展出一種新的,十分高效的熱電合金。這種合金具有很高的熔點;為此,要用粉末冶金法,使粉末間相互擴散而形成合金。這種合金的成份為Bi0.5Sb1.5Te3. 與通常粉末冶金法不同之處在於,此處用碲作液相擴散,聯接顆粒。形成錯位陣列,使熱電轉換效率提高。而普通的粉末冶金法形成的晶粒邊界厚,使熱電效率變低。

用30個樣品試驗,320 K時,效率(peak efficience)達到2.01,幾乎為工業標準的二倍。300K時,新材料可達溫度變化81K.

這種材料可在多種地方套用,發展新技術後,熱電冷卻系統可用在傳統冷卻系統,更重要的是,可用在電車和個人電子器件等日常生活中。

新的熱電合金為將來熱電器件現代化鋪平了道路。

參考文獻:

"New breakthrough in thermoelectric materials" phys.org/news/2015-04-breakthrough-thermoelectric-materials.html

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