最高效的热电半导体已经问世

西北大学的化学家开发出一种独特的热电材料，可以将热能转化为电能。

它是同类材料中最好的——其效率是所有先前已知类似材料的两倍。考虑到人类生产的能量有三分之二以热能的形式损失，这一发现对世界工业发展至关重要。研究人员的研究成果发表在《自然》杂志上。

根据论文，这种新材料由碲化铅和碲化锶颗粒以及少量钠组成。这种环境稳定的材料可以将能源生产过程中产生的15%到20%的热量转化为有用的电能。

这种新材料可用于汽车和重工业（例如，玻璃、砖块生产、炼油厂、煤炭和天然气发电厂）。此外，这种高效的热电材料还可用于大型船舶和油轮，因为这些船舶和油轮上的大型内燃机需要持续运转。

“我们的热电系统在任何温度下都是世界上最高效的，”项目负责人、《自然》杂志论文第一作者Mercury Kanatzidis说道。“这种材料能比任何其他材料更高效地将热能转化为电能。” Kanatzidis的同事Vinayak Dravid补充道：“我们经常被问到如何解决节能问题。但没有通用的解决方案；解决方案必须是全面的。热电技术无法解决所有能源问题，但它是综合解决方案的重要组成部分。”

热电材料是指能够在不同温度下在材料不同区域产生电能的物质。这种转换效率取决于两个相互矛盾的要求。高效的热电材料必须具有尽可能好的导电性，同时导热性尽可能差。

即使导热性良好，电阻极低的物质也不会成为有效的热电材料。为了实现低热导率和高电导率，科学家们对材料的结构进行了改进。

专家们以经典热电材料碲化铅（PbTe）为基础，添加了碲化锶纳米晶体。他们破坏了材料的有序结构，但并未影响其电导率，因此也没有影响其热导率。

这一结果让科学家们感到高兴，并且可能很快会让汽车制造商、炼油厂和其他工业设施感到高兴，因为新材料可以帮助降低能源成本。