172两位数的热电优值(1/1)

首发：~172两位数的热电优值

时间过的非常快，转眼之间三个月就已经过去了。在这三个多月的时间里，对于王峰来说，最大的收获并不是他们所研究的热电材料zt值突破了两位数，而是他的理论已经更进一步，已经可以当做阶段性成果发表了。

“王教授，这部分的成果我们真的还不能发表吗？”刘一航有些心急地问道，这件事情不能怪他，不管是谁，能够在这种重大成果上挂名，他的心情都不会比现在的刘一航更平静。

“暂时还不行，虽然国内的专利我们已经申请了下来，但是国际专利还需要一点时间，不过应该很快了，你不需要慌。”王峰安慰道。

“我倒是没有慌什么，毕竟煮熟的鸭子还能飞了不成。”刘一航有些讪讪的笑了笑，不过话虽然是这么说的，但是他还真担心煮熟的鸭子飞了，毕竟这也不是什么新鲜事儿了。

“你放心，在别的地方不敢保证，但是在我们所里，我说的话，还是能做到一口唾沫一个钉儿的。”王峰作为一个在学术界摸爬滚打了好多年的小油条，当然很清楚对方所担心的事情。

不过这也是没有办法的，虽然说他也确实希望自己的论文快点发表出去，将自己的成果和大家一起分享，但是在涉及到具体利益的时候，一切的荣誉都要为了它让步。

所以目前来说还是不可以的，如果只是涉及到自然科学的突破的话，那么他自然是愿意分享的。毕竟这种关系到全人类的事业，并不会涉及到什么具体的利益。

但是这里面涉及到了具体的成果，在还没有转化成专利之前，他是不可能把它发表出去的，这不仅仅涉及到了真金白银的科研投入，还会涉及到未来的利益分配问题，在这种事情上，任何可能的麻烦都会被无限放大，甚至上升到国家的高度。

在这种事情上，不管多么小心都不为过，毕竟它所涉及到的利益到底有多大，这件事情，甚至一个经济学诺贝尔奖的得主都没有办法计算出来，需要一个庞大的团队才行。

举一个最简单的例子就能明白了：

传统上，发动机在给汽车提供动力的时候会散发出相当多的热量，假如我们可以像用发电站发出的热量获得电能那样利用发动机的这部分热量，又会是什么样的情况呢？随着热电材料的不断改进，这种节能方案可能会被大范围应用。

到时候我们可以用这些散失的热量去给汽车的用电设备供电，你可以用这些电能来给汽车的电瓶充电，甚至如果转化率再高一些，我们可以直接用这些热能来给电动机供电，把它更多的转化成动能。

目前传统的汽车发动机的转化效率只有30而已，其他的热量都会被当成是废弃热量散发出去，如果能把这些热量中的一部分利用起来，哪怕仅仅是10，这也意味着我们的车载空调可以换上更大功率的设备了，而且还不会影响汽车的动力。

不过这个难度非常大，科学家们在过去的60多年里研究了许多材料，探究它们的热电势规律，还有将热量转化为电能的效率。但到目前为止，大多数材料的能量转化效率都很低，无法实现大范围应用。

可以这么说，目前的材料热电优值都没有办法突破3这个数值，大部分都在2徘徊。当然，这里指的是常规条件下的情况，在其他条件下，还是有办法的，比如说最近的突破就是在强磁场作用下做到的，其实在两年前就已经有人做到了，现在只不过是在炒冷饭而已。

2018年麻省理工学院，也就是他母校的物理学家们发现了一种可以显著提高材料热电转化能力的方法，并且在《science advances》杂志上发表了这种理论方法。

他们用这种方法制作了新的材料，经测试其热电效率是目前最好的热电材料的五倍，并且理论上能够转换两倍的能量，当然，只是理论上。

麻省理工学院电子研究实验室的布赖恩??斯金纳(brianskinner)博士后表示：“如果这种材料的性能完全符合我们预期，那么现在许多低效率的事情以后做起来就会更有效率。人们可能会在自己的汽车里发现，有一些小的热电回收装置把汽车引擎释放出的余热带走，然后利用这部分能量来给电池充电。这些装置也可以放在发电厂周围，这样以前被核反应堆或燃煤电厂浪费掉的热量就能够被回收到电网中。”

这是一个非常美好的愿望，也算是给投资人画的大饼，虽然看起来很美好，但是却很难吃到。

除非是他们能够将转化的条件，变得简单一些。比如说把强磁场的条件降低为一般的，普通设备也能达到的磁场条件，甚至是永磁体就能达到的条件。

材料的电子在温差条件下的行为决定了材料利用热量产生电能的效率。当热电材料的一侧被加热时，材料内部会激发电子，并且电子会从热边跃出，在冷边积累。这些电子积累可以在材料冷热两边产生一个可测量的电压。

到目前为止已经被研究过的材料产生的热电能量都很少，部分原因是电子很难被热激发。在大多数材料中，电子存在于特定的能带或能量范围内。每个带之间都有一个间隙，这是一个很小的不能存在电子的能量范围。给电子注入足够的能量来跨越带隙，并使电子在物质上进行物理迁移，是极具挑战性的一项工作。

斯金纳和梁富决定研究一种称为拓扑半金属的材料的热电势。拓扑半金属与半导体和绝缘体等大多数其他固体材料不同，这类材料的独特之处在于它们具有零带隙。这是一种能使电子在加热时很容易跃迁到更高能带的能量结构。

科学家们通常认为拓扑半金属是在实验室中合成的一种较新的材料，但是不会产生很大的热电能量。当拓扑半金属材料在一边受热时，电子就会充满能量，并在另一端积聚。但是当这些带负电的电子跳跃到更高的能带时，它们留下了所谓的“空穴”：正电荷的粒子也堆积在材料的冷边，抵消了电子的作用，导致最终产生的能量很少。

简单来说就是正负相抵消了，这就很尴尬了。