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[導讀]日本(ben)科(ke)學(xue)家日前發現一種低(di)溫(wen)(wen)熱(re)電材(cai)料，該材(cai)料能在低(di)溫(wen)(wen)條件下顯示出(chu)比鉍系熱(re)電材(cai)料高(gao)出(chu)100倍以上的熱(re)電效(xiao)應(ying)。

日本科學家日前發現一種低溫熱電材料，該材料能在低溫條件下顯示出比鉍系熱電材料高出100倍以上的熱電效應。實驗表明，這種鐵化合物的結晶尺寸越大，實際電熱效應就越大。

熱(re)電(dian)(dian)轉換(huan)材(cai)料能夠使電(dian)(dian)能與熱(re)能直接轉換(huan)，可(ke)用于廢(fei)熱(re)發電(dian)(dian)以及不(bu)使用氟利昂(ang)的冷凍(dong)裝置。熱(re)電(dian)(dian)轉換(huan)材(cai)料中(zhong)以鉍化合(he)物較為常(chang)見，而超導材(cai)料等(deng)運行所需(xu)的極(ji)低溫熱(re)電(dian)(dian)轉換(huan)原(yuan)器件尚未實際應(ying)用，需(xu)要(yao)設計出新的低溫熱(re)電(dian)(dian)材(cai)料。

為解決這一問題，東京大學、名古屋大學和大阪大學的科研人員進行了聯合研究。他們發現了一種以鐵為主要成分的化合物“FeSb2”，其在零下260攝氏度的低溫環境下顯示出比鉍系熱電材料高100倍以上的熱電效應，這使得它成為備受期待的低溫電熱材料，有望為設計低溫環境下熱電轉換原器件提供新思路。

但是，科研人員對FeSb2為何展示出(chu)巨(ju)大(da)的(de)(de)(de)熱電(dian)效應并不了(le)解(jie)，因(yin)此無法設計出(chu)更高熱電(dian)性能的(de)(de)(de)元(yuan)件(jian)。為此，他們(men)合成(cheng)了(le)超(chao)高純(chun)度的(de)(de)(de)FeSb2單(dan)結(jie)晶(jing)，并使用5種不同(tong)尺(chi)寸(cun)單(dan)晶(jing)體進行(xing)了(le)電(dian)阻率(lv)、塞貝(bei)(bei)克系(xi)數和(he)熱導率(lv)測定。結(jie)果發現(xian)，結(jie)晶(jing)尺(chi)寸(cun)增大(da)，熱導率(lv)和(he)塞貝(bei)(bei)克系(xi)數也隨(sui)之(zhi)增大(da)，在(zai)最大(da)結(jie)晶(jing)尺(chi)寸(cun)情況下實現(xian)了(le)高熱導率(lv)。通過回旋共(gong)振(zhen)試驗，他們(men)發現(xian)電(dian)子(zi)有(you)效質量比自由電(dian)子(zi)的(de)(de)(de)質量高出(chu)5倍。最后證實觀察到的(de)(de)(de)FeSb2巨(ju)大(da)塞貝(bei)(bei)克系(xi)數和(he)輸出(chu)因(yin)子(zi)，是由在(zai)晶(jing)界散射的(de)(de)(de)平均自由行(xing)程較長的(de)(de)(de)聲子(zi)與有(you)效質量大(da)的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)相互作用造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)。

相關論文發表在近日出版的《自然·通訊》雜志上。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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