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日本科學家用金屬碳納米管制熱電裝置 將汽車發動機廢熱轉化成電能

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時間:1900/1/1 0:00:00

據國外媒體報道,日本東京都市大學(2020年4月起更名為東京都市大學)的科學家用排列整齊的“金屬”碳納米管制成了一種器件(熱電器件),可以將熱能轉化為電能,輸出功率高于純半導體碳納米管(CNT)隨機網絡制成的器件。這種新設備不需要平衡半導體的電導率和電壓,比同類產品好很多,而且大功率熱電器件可以為更有效地利用余熱鋪平道路。

(圖片來源:東京,首都大學)熱電裝置可以直接將熱能轉化為電能。在日常生活中,空調、汽車發動機甚至人體熱量排出的廢氣通常都會被浪費掉。如果這樣的能量能夠被回收利用,將是革命性的,在一定程度上推動可穿戴電子設備和光電設備的發展。這類設備佩戴在皮膚上,由體溫提供能量,如體熱燈、智能手表等。當溫度形成梯度(有溫差)時,熱電器件的輸出功率會受到器件的電導率和塞貝克系數(代表在一定溫差下產生的電壓)的影響。問題是Zeebek系數和電導率之間存在權衡關系。當器件的電導率增加時,Zeebek系數會降低。為了產生更多的能量,這兩個方面都需要改進。半導體材料通常被認為是高性能熱電器件的最佳選擇,但東京首都大學Kazuhiro Yanagi教授領導的團隊選擇了“金屬”CNT。與純半導體CNT不同,金屬CNT的電導率和Zeebek系數可以同時增強,從而打破了兩者之間的權衡關系。該團隊進一步證明,這種獨特的特性源于材料的一維金屬電子結構。此外,研究人員可以調整金屬CNT的方向,輸出功率是隨機取向的純半導體CNT的5倍。高性能熱電元件不僅可以使人們利用體溫為智能手機供電,還可以用于生物醫學,在未來的日常生活中發揮重要作用。據國外媒體報道,日本東京都市大學(2020年4月起更名為東京都市大學)的科學家用排列整齊的“金屬”碳納米管制成了一種器件(熱電器件),可以將熱能轉化為電能,輸出功率高于純半導體碳納米管(CNT)隨機網絡制成的器件。這種新設備不需要平衡半導體的電導率和電壓,比同類產品好很多,而且大功率熱電器件可以為更有效地利用余熱鋪平道路。

(圖片來源:首都大學東京)熱電裝置可以直接將熱能轉化為電能。在日常生活中,空調、汽車發動機甚至人體熱量排出的廢氣通常都會被浪費掉。如果這樣的能量能夠被回收利用,將是革命性的,在一定程度上推動可穿戴電子設備和光電設備的發展。這類設備佩戴在皮膚上,由體溫提供能量,如體熱燈、智能手表等。當溫度形成梯度(有溫差)時,熱電器件的輸出功率會受到器件的電導率和塞貝克系數(代表在一定溫差下產生的電壓)的影響。問題是Zeebek系數和電導率之間存在權衡關系。當器件的電導率增加時,Zeebek系數會降低。為了產生更多的能量,這兩個方面都需要改進。半導體材料通常被認為是高性能熱電器件的最佳選擇,但東京首都大學Kazuhiro Yanagi教授領導的團隊選擇了“金屬”CNT。與純半導體CNT不同,金屬CNT的電導率和Zeebek系數可以同時增強,從而打破了兩者之間的權衡關系。研究小組進一步證明了這種獨特的特征源于……rom材料的一維金屬電子結構。此外,研究人員可以調整金屬CNT的方向,輸出功率是隨機取向的純半導體CNT的5倍。高性能熱電元件不僅可以使人們利用體溫為智能手機供電,還可以用于生物醫學,在未來的日常生活中發揮重要作用。

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