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科技日?qǐng)?bào)報(bào)訊（記者劉霞）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)2月16日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國能源部阿姆斯國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)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(xiàng)目負(fù)責(zé)人伊維根·列文表示：“這是科學(xué)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(yīng)（德國物理學(xué)家托馬斯·約翰·塞貝克于1821年發(fā)現(xiàn)）和帕爾特效應(yīng)（法國物理學(xué)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(yīng)用提供了理論依據(jù)。早在19世紀(jì)初，熱電材料就為人們所知，目前，被人們廣為接受且實(shí)際應(yīng)用效果良好的一組熱電材料包括碲、銻、鍺和銀（TAGS）。 阿姆斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)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(huì)對(duì)性能產(chǎn)生如此大的影響，該實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家施密特·羅爾使用固態(tài)核磁共振光譜對(duì)摻雜了稀土元素的TAGS進(jìn)行了研究，并于近日證實(shí)，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(jì)50年代，在科學(xué)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(dòng)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(hào)行星際探測(cè)器、先鋒號(hào)探測(cè)器、伽利略號(hào)木星探測(cè)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(yīng)用于實(shí)際生活。如今，美國科學(xué)家在熱電領(lǐng)域的最新進(jìn)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(duì)容易制造的熱電材料有望進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，包括從工業(yè)精煉廠回收廢熱或使用電動(dòng)汽車中排放出的熱氣給汽車充電等。 《[url=http://scitech.people.com.cn/GB/25895/index.html]自然[/url]·化學(xué)》雜志一個(gè)月前剛剛報(bào)道美國西北大學(xué)研發(fā)一種新材料，其熱電轉(zhuǎn)換率由此前至多12%提高到14%。增加這兩個(gè)來之不易的百分點(diǎn)同時(shí)也說明一個(gè)基本事實(shí)：熱電轉(zhuǎn)換率的些微改善都會(huì)讓該領(lǐng)域科學(xué)家們使出吃奶的勁兒。誰能不佩服稀土，一不留神便輕松實(shí)現(xiàn)該指標(biāo)的大躍進(jìn)。看樣子，國際上正在熱議的稀土話題只會(huì)不斷升溫。中國很多戰(zhàn)略資源都貧乏，偏偏稀土礦藏豐富。但咱們別光偷著樂，還得學(xué)會(huì)善待、善用和善管此天賜之物。 |
