美國研究人員發(fā)現(xiàn)，采用微波技術(shù)可以在很短的時(shí)間內(nèi)低成本生產(chǎn)一種十分重要的熱電材料——填隙方鈷礦銻化物，這為今后大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用熱電材料并節(jié)省能源打開了大門。該研究成果發(fā)表在近期的《材料研究集刊》上。

能源短缺問題已成為當(dāng)今世界最突出的問題，但最令人頭痛和尷尬的莫過于能量利用效率不高，浪費(fèi)驚人。無論是工廠中的各類機(jī)械，還是汽車，能量做功的有用效率只有25%，最高也就33.3%，超過60%的能量都作為廢熱白白浪費(fèi)掉了。

而熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料。1823年，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸點(diǎn)存在溫差時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電流或者電位差；1834年，法國物理學(xué)家帕爾帖發(fā)現(xiàn)了相反的效應(yīng)：當(dāng)兩種不同導(dǎo)體構(gòu)成的回路通電時(shí)，接點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生一端吸熱一端放熱的現(xiàn)象。塞貝克效應(yīng)和帕爾帖效應(yīng)為熱電能量轉(zhuǎn)換和熱電制冷的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。此后，無數(shù)科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行了深入而富有成效的研究和探索。到20世紀(jì)50年代，一些具有優(yōu)良熱電轉(zhuǎn)換性能的半導(dǎo)體材料被發(fā)現(xiàn)，熱電技術(shù)的研究成為熱門課題。

熱電技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)非常重要的成果是美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的布萊恩·塞爾斯的發(fā)現(xiàn)：如果在方鈷礦晶體中填充一些特定的元素，將提升熱電材料的性能。這種添加了其他元素的方鈷礦晶體被稱為“填隙方鈷礦銻化物”。隨后的研究證明，不僅是方鈷礦有這樣的特性，在熱電材料中摻雜其他稀土元素，也將大幅提升熱電材料的轉(zhuǎn)換效率。但是，填隙方鈷礦銻化物等熱電材料雖然性能良好，但由于其生產(chǎn)難度大，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長，成本高昂，因此一直無法實(shí)現(xiàn)商業(yè)性應(yīng)用。

大多數(shù)人都知道，金屬不能放入微波爐中，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生電火花并反射微波，既損傷爐體又不能做熟食物。但美國俄勒岡州立大學(xué)的化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，金屬粉末是可以放到微波爐中的。利用這一表面上看起來有悖生活常識(shí)的手段，研究人員將相關(guān)物質(zhì)放到微波爐中，只用短短的幾分鐘就制備出填隙方鈷礦銻化物熱電材料。研究人員相信，利用微波技術(shù)，也可以生產(chǎn)其他性能良好的熱電材料。這為生產(chǎn)具有低成本和商業(yè)價(jià)值的熱電材料開辟了一條新路。

解決熱電發(fā)電(將熱能直接轉(zhuǎn)變成電能)的關(guān)鍵是能夠生產(chǎn)成本低、無毒、穩(wěn)定的熱電材料，因此，這種新的制備熱電材料的方法具有十分重要的意義。低成本的熱電材料具有廣泛的應(yīng)用前景，比如應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車，可以為其提供額外的動(dòng)力。新方法也有助于人類實(shí)現(xiàn)多年來利用廢熱的夢(mèng)想，工廠生產(chǎn)機(jī)器的余熱可以生產(chǎn)出額外的電能；發(fā)電廠的廢熱再也不用順著煙囪排放到大氣中去，而是能夠讓其真正“發(fā)揮余熱”。

目前，研究人員正在繼續(xù)研究利用微波技術(shù)制備其他熱電材料，并相信最終能制備出一系列不同的熱電材料，以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用需要。