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。