《科技日报》报道:北航教授论文打开提高热电材料“热变电”效率新门

热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转换的功能材料,在能源领域具有举足轻重的地位。它的重要性体现在多个方面,例如在一些无法外接电源的特殊场景下,热电材料可将废热转化为电能,实现能源的回收利用,提高能源利用效率,减少对传统能源的依赖。

然而,此前在提高“热变电”效率方面存在诸多问题与挑战。一方面,热电材料的热电转换效率普遍较低,这限制了其大规模应用。材料内部的热传导会带走大量热量,导致可用于发电的有效热差减小,从而降低了发电效率。另一方面,寻找高性能且成本低廉、易于加工的热电材料十分困难。许多具有较高热电性能的材料往往价格昂贵、制备工艺复杂,难以满足大规模工业化生产的需求。

在此背景下,北航教授团队的研究应运而生。随着全球对可持续能源的需求不断增长,热电材料领域也迎来了新的发展趋势。科研人员们致力于开发新型热电材料、优化材料性能,以提高热电转换效率。北航教授团队紧跟这一趋势,专注于热电能源材料硒化锡的应用研究。他们通过深入的研究过程,采用先进的材料制备和表征方法,对硒化锡进行改性和优化。最终取得了关键突破点,成功提高了热电材料的“热变电”效率,为该领域的发展打开了新的大门。这一研究成果在理论层面为热电材料性能优化提供了新的思路和方法,在实际应用层面有望推动热电材料在更多领域的应用,如工业余热回收、新能源汽车废热利用等,为解决能源问题提供新的途径。

# 北航教授团队的研究成果
北航教授赵立东团队在热电能源材料硒化锡的应用研究方面取得了显著成果。热电材料能够实现热能与电能之间的直接转换,在能源利用领域具有重要意义。然而,此前提高热电材料“热变电”效率面临诸多问题与挑战。

在研究过程中,赵立东团队采用了多种先进方法。他们对硒化锡的晶体结构、电子输运特性等进行了深入细致的研究。通过精确调控材料的化学成分和微观结构,探索如何优化其热电性能。

团队取得的关键突破点在于,成功找到了影响硒化锡热电性能的关键因素,并通过创新的手段对其进行了有效调控。例如,精确控制材料中的缺陷浓度和分布,改善电子和声子的输运行为,从而显著提高了热电转换效率。

这一研究成果为提高热电材料“热变电”效率打开了新的大门。在理论层面,深化了对热电材料性能调控机制的认识,为后续相关研究提供了重要的理论基础。在实际应用层面,有望推动热电材料在更多领域的应用。比如,在废热回收利用方面,可将工业生产等过程中产生的废热高效转化为电能,实现能源的再利用,降低能源消耗;在新能源领域,有助于开发更高效的热电发电装置,提高能源利用效率,减少对传统能源的依赖。总之,赵立东团队的研究成果在热电材料领域具有重要的理论和实际应用价值,为该领域的发展注入了新的活力。

《该研究成果的影响与展望》

北航教授论文被《科学》在线发表这一成果在学术界、产业界等方面产生了广泛而深远的影响。

在学术界,这一成果无疑是热电材料领域的重大突破,引发了全球科研人员的高度关注。它为相关领域未来的研究方向提供了重要指引,激励着更多科研人员投身于热电材料的研究,探索如何进一步优化材料性能,提高热电转换效率。比如,可能会有更多研究聚焦于寻找新的材料体系,或者改进现有材料的制备工艺,以实现更高的热电性能。这一成果也促使学术界重新审视热电材料的基础理论,推动理论研究的深入发展,为整个学科的进步注入新的活力。

在产业界,该成果带来了巨大的变革和发展机遇。热电材料“热变电”效率的突破意味着能够更高效地将热能转化为电能,这对于能源利用领域来说是一个革命性的进展。在可再生能源领域,热电材料可以将废热回收再利用,提高能源的综合利用率,减少能源浪费。例如,在工业生产中,大量的余热可以通过热电材料转化为电能供工厂自身使用,降低生产成本。在电子设备散热方面,热电材料制成的散热装置可以将热量转化为电能,既解决了散热问题,又能回收部分能量,实现节能环保。这将推动相关产业的技术升级,催生出一系列新的产品和应用场景,为产业发展带来新的增长点。

展望热电材料领域未来的发展趋势,随着研究的不断深入,我们有望看到更高效率、更稳定、更廉价的热电材料不断涌现。一方面,材料科学家将继续探索新型材料体系,寻找具有独特晶体结构和电子特性的材料,以进一步提高热电转换效率。另一方面,制备工艺将不断优化,实现大规模、低成本的生产。同时,热电材料的应用领域也将不断拓展,从传统的能源回收领域延伸到更多新兴领域,如智能穿戴设备、物联网传感器等,为这些设备提供高效的能源供应和散热解决方案。热电材料领域将迎来一个蓬勃发展的新时代,为解决能源问题和推动科技进步做出更大贡献。
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