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木虫之王 (文学泰斗)

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[交流] 美国MIT等开发高效热电元件，100℃时ZT指数为1.4

美国MIT等开发高效热电元件，100℃时ZT指数为1.4
DATE 2008/03/25

　　【日经BP社报道】

此次制造的Bi-Sb-Te类热电材料的截面TEM图像。照片由波士顿学院、MIT及GMZ提供。
　　美国麻省理工学院（MIT）、美国波士顿学院、中国南京大学以及美国大学的风险企业——美国GMZ Energy联合开发出了ZT＝1.4的高效热电元件。并在2008年3月20日的学术杂志“Science”网络版“ScienceXpress”上发表了论文。

　　热电元件是利用“塞贝克(Seebeck)效应”的元件，塞贝克效应指的是相互连接的两种金属在有温度差时会产生电动势这一现象。近来新能源技术的开发竞争越来越激烈，在这种形势下，热电元件的开发也日趋活跃（参阅本站报道）。热电元件的特性用无因次ZT指数表示，ZT达到1以上的正逐渐成为实用化的指标。不过，“在此前的50多年里并未出现ZT远远高于1的元件”（MIT等）。

　　此次，MIT等开发了温度为100℃时峰值ZT＝1.4、室温条件下ZT＝1.2、温度为250℃时ZT＝0.8的热电元件。元件由基于p型BixSb2-xTe3微结晶的块状材料构成。ZT与“塞贝克系数”的平方、导电率及绝对温度成比例，与导热率成反比。此次的高ZT值“是通过大幅降低取决于高强度声子散射的导热率而实现的”（MIT等的论文）。ZT值除以导热率之前的功率因数值在室温下约为43μW/cm/K2，与此前的研究成果大体相同。

　　元件材料的制造方法是：用碾磨机将BiSbTe单结晶磨成粉末，然后利用高压将其压固在直径1.25～2.5mm的石墨盘片上。尤其是在粉末粒子的粒径方面下了一番工夫，将其控制在了平均20nm左右、最大也不过50nm的水平。这样一来，便使材料的导热率降到了磨成粉末前的BiSbTe单结晶的1/2～1/3左右。另外，还在尽量防止制造过程中的材料氧化、保持导电率方面下了工夫。（记者：野泽哲生）

■日文原文
米MITなどが高効率の熱電素子を開発，ZT指数は100℃で1.4

[ Last edited by luo.henry on 2008-3-31 at 14:43 ]

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