第一百六十六章 電與熱

納米崛起 第一百六十六章 電與熱

實驗室內。

穿戴著全覆式防護服的黃修遠，在調整納米線紡織機的線角度。

經過一次次調整，他編織出一塊納米布，則是一直由磷納米線、硫納米線編織而成的產物。

具體由兩層組成，一層是以特定角度編織的三線交叉磷納米線網，一層是厚度15納米的硫納米線網。

然后表面通過離子沉積，將一層氧化鋁覆蓋上去，形成一層致密的外殼。

看起來是一塊平平無奇的氧化鋁板子，實際上卻內有乾坤。

他將復合板材處理后，交割一旁的助手：“張偉，拿去進行電熱值測試。”

一旁的大眾臉張偉，小心翼翼的接過復合板材，送到實驗室的材料物化檢測室內，開始進行全面的檢測。

黃修遠跟著來到檢測室內。

隨著幾個研究員對復合板材，展開進行一系列的檢測，研究熱電材料出身的研究員喬青石想說話，卻發現自己舌頭仿佛打結了一般。

因為眼前這塊復合板材的熱電優值，超出了他們的意料之中。

所謂的熱電優值，就是材料的熱電轉化效率，符號是ZT，目前材料學界發現的熱電材料中，熱電優值最高的大概在6左右，這是只能在實驗室中微量制備的材料。

在喬青石和張偉等人的認知中，目前的熱電材料界中，那幾種技術路線里面，包括二維多層膜、超晶格、鉍納米線、碳納米管、量子阱系統、類貓眼結構、硅鐵鎢合金之類，熱電優值都被卡在6，同時也不具備大規模量產的工藝。

而他們眼前的復合板材，熱電優值竟然高達市面上大規模量產的熱電材料，熱電優值普遍在2.8～3左右。

復合板材的熱電優值，已經達到了普通熱電材料的3.79～4倍左右。

很多不知道這意味著什么，熱電材料的應用領域，主要在溫差發電、熱電制冷、傳感器和溫控器等。

熱電優值在2.8～3的普通熱電材料，通常發電中的熱電轉化效率只有6～8左右。

而當熱電材料的熱電優值提升到11.37時，這意味著溫差發電機的效率，將提升到24左右。

盡管這材料的熱電效率，比不上30效率的砷化鎵太陽能電池板，也不不上火電站的蒸汽輪機。

但是熱電材料用非常多優點，比如結構簡單，只需要熱電材料本身，加上導線、開關，就可以使用。

另外發電條件要求不太苛刻，只要有溫度差，就可以發電。

“原來如此，這是二維多層薄膜加上超細納米線，而且磷納米線的三線交叉編織角度，估計就是利用量子阱系統。”喬青石自言自語起來。

黃修遠笑著點了點頭：“不錯，就是三重加持，多層薄膜、超細納米線、量子阱系統，三者結合后，壓低了導熱系數，同時提高了導電系數和塞貝克系數。”

喬青石滿眼盡是震撼。

熱電優值ZT，有一條專門的公式：

ZT＝S2σT/K（S為塞貝克系數、σ為導電率、T是溫度、K是導熱率）。

從公式中，我們可以知道，影響熱電優值的因素，就是塞貝克系數、溫度、導電率和導熱率。

其中最關鍵的兩個要素，就是導電率和導熱率，如果要提高熱電優值，這么作為分母的導電率必須高，而作為分子的導熱率，則必須盡可能的小。

然而現實中，導電率和導熱數卻仿佛一個連體嬰，很少有材料可以同時滿足高導電率、低導熱率。

喬青石驚嘆不已：“納米尺寸確實會放大的量子尺寸效應，但是黃總這般的構思，絕對是熱電材料界的一次革命。”

“少拍馬屁，哈哈。”黃修遠笑道。

喬青石搖搖頭：“這可不是拍馬屁，我在中科院的時候，前老板那個項目拿了幾千萬經費，才搞出一個ZT4.2的高不成低不就，您這個材料一出來，諾貝爾都有可能了。”

“炸藥獎就別想了，那東西就一塊雞肋。”黃修遠拿起復合板材：“我們繼續討論一下這個材料。”

“黃總，還想繼續改進”喬青石有些不淡定。

“科學永無止境，我認為硫納米線這邊，還有繼續改進的可能。”

“外國不少團隊的研究，在硫鉍納米線可以提高ZT，是否可以考慮一下”喬青石提議道。

但是黃修遠卻搖了搖頭：“鉍金屬又少又貴，在實驗室研究一下還可以，到工業化量產，估計成本要上天。”

“額……”喬青石頓時反應過來。

現在黃修遠研發的復合板材，主要材料是磷、硫和氧化鋁，都是可以大規模生產的材料。

而鉍金屬比白銀還少一些，雖然華國的鉍儲量全球第一，問題是這種稀有金屬資源，不太適合大規模量產。

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如果是用在精密儀器之類，那還可以考慮。

現在的磷硫—氧化鋁復合板材，擁有11.37的熱電優值，已經非常強大了，而且具備大規模量產的條件。

黃修遠想了想，并沒有完全否定鉍納米線這個方向：“如果你感興趣，可以研究一下這個方向，鉍納米線咱們公司還玩得起，如果效果良好，可以考慮應用在高端產品上。”

“那我就研究一下。”

眾人對于新熱電材料的研發，展開了大討論。

在討論過程中，黃修遠又帶著他們編織了多種類型的熱電材料，只是熱電優值要突破11.37這個新高峰，基本是異常困難的。

比如喬青石將鉍納米線和硫納米線混編織，成為厚度27納米的多層納米線網。

在測試過程中，量子尺寸效應進一步凸現，讓帶邊緣的電子態密度增大，增強了材料的導電率。

同時由于材料表面晶界的反射，導致熱傳導中的聲子傳導被阻擋，進而壓低了導熱率。

將熱電優值從提升到了問題是材料成本也翻十幾倍。

鉍硫磷—氧化鋁復合材料的性價比不高，只能應用在高端產品上，比如航天器的同位素溫差發電機，就適合使用這種熱電材料。

事實上，燧人公司在各種納米材料的應用上，由于擁有大量生產納米線、納米粉末的方法，因此公司的材料研究員們，都在拼命的深入研究。

比如在太陽能電池板上，硅納米線網復合硅納米鍍層后，形成納米硅片，在能量轉換效率上，達到了26.4的極高水平。

而且復合硅納米鍍層后，納米硅片的使用壽命非常久，發電效率基本可以維持十幾年不變。

光電材料的進步，加上熱電材料，兩者其實是可以結合起來的，因為納米硅片是透明的，完全可以結合在一起，利用陽光的光能和熱能。