設置
上一章
下一章
書頁

第一百六十六章 電與熱

請牢記域名:黃金屋 納米崛起

  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。

  然而現實中,導電率和導熱數卻仿佛一個連體嬰,很少有材料可以同時滿足高導電率、低導熱率。

  喬青石驚嘆不已:“納米尺寸確實會放大的量子尺寸效應,但是黃總這般的構思,絕對是熱電材料界的一次革命。”

  “少拍馬屁,哈哈。”黃修遠笑道。

  喬青石搖搖頭:“這可不是拍馬屁,我在中科院的時候,前老板那個項目拿了幾千萬經費,才搞出一個ZT4.2的高不成低不就,您這個材料一出來,諾貝爾都有可能了。”

  “炸藥獎就別想了,那東西就一塊雞肋。”黃修遠拿起復合板材:“我們繼續討論一下這個材料。”

  “黃總,還想繼續改進”喬青石有些不淡定。

  “科學永無止境,我認為硫納米線這邊,還有繼續改進的可能。”

  “外國不少團隊的研究,在硫鉍納米線可以提高ZT,是否可以考慮一下”喬青石提議道。

  但是黃修遠卻搖了搖頭:“鉍金屬又少又貴,在實驗室研究一下還可以,到工業化量產,估計成本要上天。”

  “額……”喬青石頓時反應過來。

  現在黃修遠研發的復合板材,主要材料是磷、硫和氧化鋁,都是可以大規模生產的材料。

  而鉍金屬比白銀還少一些,雖然華國的鉍儲量全球第一,問題是這種稀有金屬資源,不太適合大規模量產。

  看書領紅包關注公..眾號書友大本營,看書抽最高888現金紅包!

  如果是用在精密儀器之類,那還可以考慮。

  現在的磷硫—氧化鋁復合板材,擁有11.37的熱電優值,已經非常強大了,而且具備大規模量產的條件。

  黃修遠想了想,并沒有完全否定鉍納米線這個方向:“如果你感興趣,可以研究一下這個方向,鉍納米線咱們公司還玩得起,如果效果良好,可以考慮應用在高端產品上。”

  “那我就研究一下。”

  眾人對于新熱電材料的研發,展開了大討論。

  在討論過程中,黃修遠又帶著他們編織了多種類型的熱電材料,只是熱電優值要突破11.37這個新高峰,基本是異常困難的。

  比如喬青石將鉍納米線和硫納米線混編織,成為厚度27納米的多層納米線網。

  在測試過程中,量子尺寸效應進一步凸現,讓帶邊緣的電子態密度增大,增強了材料的導電率。

  同時由于材料表面晶界的反射,導致熱傳導中的聲子傳導被阻擋,進而壓低了導熱率。

  將熱電優值從提升到了問題是材料成本也翻十幾倍。

  鉍硫磷—氧化鋁復合材料的性價比不高,只能應用在高端產品上,比如航天器的同位素溫差發電機,就適合使用這種熱電材料。

  事實上,燧人公司在各種納米材料的應用上,由于擁有大量生產納米線、納米粉末的方法,因此公司的材料研究員們,都在拼命的深入研究。

  比如在太陽能電池板上,硅納米線網復合硅納米鍍層后,形成納米硅片,在能量轉換效率上,達到了26.4的極高水平。

  而且復合硅納米鍍層后,納米硅片的使用壽命非常久,發電效率基本可以維持十幾年不變。

  光電材料的進步,加上熱電材料,兩者其實是可以結合起來的,因為納米硅片是透明的,完全可以結合在一起,利用陽光的光能和熱能。</div

請記住本站域名: 黃金屋
上一章
書頁
下一章