美国大学研发新型低成本热电材料 可为夏季汽车零部件降温

据外媒报道，随着夏天的到来，汽车方向盘变得太热而无法下车，但新型热电材料可以解决这一问题。由于缺乏能在室温下保持高效率的廉价材料，能直接将电能转化为热能实现制冷制热功能的热电设备的普及受到了阻碍。

(图片来源:休斯敦大学官网)但现在，来自美国休斯敦大学和麻省理工学院的研究人员报告称，他们发现了一种新材料，这种材料在室温下高效工作，几乎不需要昂贵的碲(碲是目前最先进材料中的主要成分)。该研究的研究人员表示，这种材料可以帮助防止电子设备、车辆和其他部件过热。此外，这种材料非常便宜，但其性能与传统的更昂贵的材料一样好。未来，研究人员将致力于缩小这种材料与传统材料(Bi-Te合金)之间的微妙性能差距。热电材料的工作原理是利用热流从热区流向冷区，热电制冷模块会根据帕尔贴效应工作，帕尔贴效应描述的是两个不同的导体接头会分别有吸热和放热，电流方向不同。此外，热电材料还可用于将发电厂、汽车排气管等来源的余热转化为电能。而且据报道，这类应用中使用了很多新材料，需要材料在更高的温度下工作。因为热电冷却模块必须工作在较低温度的环境中，在这种环境中，热电模块的热电转换品质因数ZT相对较低(该系数取决于温度)，所以热电冷却模块提出了巨大的挑战。优值系数的ZT值是衡量热电材料工作效率的指标，热电材料的ZT值越高越好。尽管面临挑战，但至少到目前为止，这种热电冷却模块具有很大的商业潜力，部分原因是它们可以在较低的温度下长时间工作，而热电发电会因高温(氧化和热不稳定)而变得复杂。热电制冷市场正在增长。据研究人员称，2018年热电模块的全球市场价值约为6亿美元，预计到2027年将达到约17亿美元。几十年来，铋碲合金一直被认为是最好的热冷却材料，但研究人员表示，碲的高成本限制了这种材料的广泛应用。虽然碲的成本最近有所下降，但仍在每公斤50美元左右。相比之下，研究人员开发的新材料的主要成分是镁，镁的价格约为每公斤6美元。研究人员表示，这种新材料由镁和铋制成，它以带负电荷(N型)的形式创建，与传统的铋碲材料一样高效。此外，这种材料的低成本可以扩展用于冷却应用的热电模块。为了使用这种新材料制作热电模块，研究人员将其与传统Bi-Te合金中的正电荷载流子结合在一起，因此目前大多数模块中只需要一半的碲，并且由于材料的成本约为设备成本的三分之一，因此可以节省大量成本。此外，与大多数纳米结构材料相比，这种新材料具有更好的电接触能力。据外媒报道，随着夏天的到来，汽车方向盘变得太热而无法下车，但新型热电材料可以解决这一问题。由于缺乏能在室温下保持高效率的廉价材料，能直接将电能转化为热能实现制冷制热功能的热电设备的普及受到了阻碍。

(图片来源:休斯顿大学官网)但是现在，来自美国休斯顿大学和麻省理工学院的研究人员报告说，他们发现了一种新材料，可以高效地工作在……oom温度且几乎不需要昂贵的碲(碲是目前最先进材料中的主要成分)。该研究的研究人员表示，这种材料可以帮助防止电子设备、车辆和其他部件过热。此外，这种材料非常便宜，但其性能与传统的更昂贵的材料一样好。未来，研究人员将致力于缩小这种材料与传统材料(Bi-Te合金)之间的微妙性能差距。热电材料的工作原理是利用热流从热区流向冷区，热电制冷模块会根据帕尔贴效应工作，帕尔贴效应描述的是两个不同的导体接头会分别有吸热和放热，电流方向不同。此外，热电材料还可用于将发电厂、汽车排气管等来源的余热转化为电能。而且据报道，这类应用中使用了很多新材料，需要材料在更高的温度下工作。因为热电冷却模块必须工作在较低温度的环境中，在这种环境中，热电模块的热电转换品质因数ZT相对较低(该系数取决于温度)，所以热电冷却模块提出了巨大的挑战。优值系数的ZT值是衡量热电材料工作效率的指标，热电材料的ZT值越高越好。尽管面临挑战，但至少到目前为止，这种热电冷却模块具有很大的商业潜力，部分原因是它们可以在较低的温度下长时间工作，而热电发电会因高温(氧化和热不稳定)而变得复杂。热电制冷市场正在增长。据研究人员称，2018年热电模块的全球市场价值约为6亿美元，预计到2027年将达到约17亿美元。几十年来，铋碲合金一直被认为是最好的热冷却材料，但研究人员表示，碲的高成本限制了这种材料的广泛应用。虽然碲的成本最近有所下降，但仍在每公斤50美元左右。相比之下，研究人员开发的新材料的主要成分是镁，镁的价格约为每公斤6美元。研究人员表示，这种新材料由镁和铋制成，它以带负电荷(N型)的形式创建，与传统的铋碲材料一样高效。此外，这种材料的低成本可以扩展用于冷却应用的热电模块。为了使用这种新材料制作热电模块，研究人员将其与传统Bi-Te合金中的正电荷载流子结合在一起，因此目前大多数模块中只需要一半的碲，并且由于材料的成本约为设备成本的三分之一，因此可以节省大量成本。此外，与大多数纳米结构材料相比，这种新材料具有更好的电接触能力。

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