但團隊還沒有廢棄對這些材料的研究。斯金納在一項與此無關的研究中,觀察到暴露在強磁場中的半導體產生了一種奇怪的效應。電子的運動軌跡在磁場影響下發生彎曲。斯金納和梁富聯想到:磁場會對拓撲半金屬產生什么樣的影響?
他們通過查閱文獻,發現普林斯頓大學的一個研究小組為了充分表征一種名為鉛錫硒化錫的拓撲材料,在2013年測量了它在磁場下的熱電特性。研究人員報告說,他們在對這種材料的許多觀察中發現,材料的熱電發電量在35特斯拉的高磁場下增加了(作為比較,大多數MRI機器能夠操作大約2至3特斯拉)。
斯金納和梁富利用普林斯頓研究的材料特性,從理論上模擬了材料在一定溫度和磁場條件下的熱電性能。
斯金納說:“我們最終發現,材料在強磁場下會發生一件有趣的事情:可以讓電子和空穴向相反的方向移動。實現電子向冷邊移動,空穴向熱邊移動,材料中同時存在這兩種現象。只要磁場更強,原則上就可以從同一材料中得到越來越大的電壓。”
他們在小組的理論模型指導下,計算了鉛錫硒化物的ZT值,這個值表征了材料離通過熱能產生電能的理論極限有多近。迄今為止已報道的最高效的材料的ZT值約為2。斯金納和梁富發現,在大約30特斯拉的強磁場下,硒化鉛錫的ZT值可以比最高效的熱電材料高約5倍,達到10。
硒化鉛錫在30特斯拉磁場中,加熱到大約500k,或440華氏度的情況下,其ZT值等于10,應該能夠將18%的熱能轉化為電能;而ZT值等于2的材料只能將8%的熱能轉化為電能。
就是說只要磁場足夠強,他們就可以控制帶負電的電子和帶正電的粒子向不同的方向移動,這是不是聽起來很干?
30t超強磁場,絕對不是一般的設備能夠達到的。甚至需要超導材料才可以,否則的話,那個發熱量簡直要飆到天上去了,這個世界上只有寥寥幾個實驗室可以達到。
所以說雖然動靜鬧得非常大,但其實這個材料距離實際的應用還非常遙遠,最起碼距離它具有實際的應用意義,還有非常非常長的路要走。
哪怕他們最近收到王峰本人的理論啟發,將磁場強度降低到了22t,但是結果依然沒有什么變化。
而目前京城鋰電池研究所內的sbk拓撲材料已經達到了在600k的溫度下,zt值做到了12的水平,熱電轉化率達到了21%,并且對磁場并沒有什么特別的要求。
這意味著什么呢?
意味著汽車,火車,輪船等等有大量廢棄熱的地方,他們的一部分廢氣熱能可以再一次利用起來了,而根據保守估計,目前全世界的汽車保有量達到了75000萬輛,這么多的汽車每天浪費的熱量是一個天文數字。
我們能把其中的一部分熱能進行回收,無疑將為提高能源利用效率,降低二氧化碳排放做出卓越的貢獻。當然最重要的還是大幅度提高了經濟效益,全世界都將會為此受益。
當然,不僅僅是汽車,這里泛指一切交通工具,他們的燃料利用效率將會變得更高,對于電力的需求也將更容易得到滿足,他們將不再考慮使用過多的用電器,是否會降低其動力。因為用電器如果消耗不完的話,他們甚至可以考慮裝幾個電動機來提供更多的動能。