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2011-02-17 12:16 |
美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在熱電材料中摻雜稀土元素提高熱電轉(zhuǎn)換率
據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，美國能源部阿姆斯國家實(shí)驗室的科學(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�！� Gl1jxxd
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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）。 [: xiZ
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阿姆斯實(shí)驗室的科學(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對性能產(chǎn)生如此大的影響，該實(shí)驗室的科學(xué)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(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�！� C6O8RHg
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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。 fc/ &X
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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汽車中排放出的熱氣給汽車充電等。
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