- 新的研究支持热电装置的发展，将工业废热转化为可行的新能源
- 澳大利亚的工业可以从利用生产过程中产生的热副产品中获益
点击观看:David Cortie和Kirrily Rule解释拓扑热电材料
先进材料的开发可以可持续地将废热转化为有用的能源形式，使澳大利亚受益。
这项工作将作为澳大利亚研究委员会联动项目的一部分，由王晓林教授和余增吉博士(卧龙冈大学)领导的团队，与FLEET合作伙伴组织ANSTO合作。
澳大利亚产生过剩废热的各种行业都将受益于这些新的热电技术，包括制造业、采矿业、IT业、运输业和能源业等等。
它们有可能被用于为偏远矿区供电，并为便携式传感器和探测器供电。
目前，转换效率相对较低，底层技术成本较高。这限制了它在空间和石油和天然气生产等领域的利基应用。
缺乏合适的材料阻碍了这项技术的发展，但这种情况即将改变。
这项研究有望提供可靠、高性能和具有成本效益的产品，可以在一定温度范围内工作，比目前市面上可用的材料效率更高。
FLEET AI博士David Cortie (ANSTO, UOW)和FLEET PI博士Kirrily Rule (ANSTO)分别是该项目的首席研究员和合作研究员，该项目预计将导致下一代热电设备。
这些器件依赖于使用碲化铋和锑合金开发的多功能纳米工程拓扑材料，这些材料作为高性能热电材料具有巨大的前景。雷竞技苹果版这个过程也可以用来将热转化为冷却，将光转化为热。
“每年以热量的形式损失的浪费能源数量巨大。即使回收其中的一小部分也会是一个很大的收获。”
Rule和Cortie在使用中子能谱和相关技术表征热电材料方面都有丰富的经验。最近，他们扩大了研究范围，将新一代材料——拓扑绝缘体纳入研究范围。
这些材料在表面具有很高的导电性，但在整体中起绝缘体的作用。
“我们在这个领域已经工作了很长一段时间。基础科学是第一位的。但现在我们已经达到了一个阶段，即这些知识可以应用于更具商业意义的材料。”
在热电学研究中，比较不同材料的效能的优点图被称为zT型．
“zT型的好的热电目前大约是1。如果我们能把这个数字提高到2或更多，那将是极具竞争力的。”
以前的合作研究由同一组取得了一个zT型在873开尔文温度下约为2.44，热导率显著降低，但遇到了可靠循环稳定性的问题。这使得该小组将类似的原理应用于不同的材料，并最终应用于硫族拓扑绝缘体。
Cortie说:“除了Kirrily之外，其他ANSTO仪器科学家，包括Richard Mole和Dehong Yu都对基础研究做出了贡献，这导致了这些材料的发展。”
ANSTO可以通过运行澳大利亚中子散射中心的一套中子光谱仪来支持对先进材料(如拓扑绝缘体)的研究。
中子能谱可以在量子尺度上探测和量化原子(如声子)的高能振动。
鲁尔说:“我们正在使用中子，它可以深入到材料中，获得关于其中原子运动的信息，这有助于其热电性能。”
在最近的突破性研究中，王教授在材料中嵌入了纳米颗粒，试图阻止声子的流动，声子是携带热量的原子振动。
鲁尔说:“在这种情况下，我们想了解热量是如何通过材料传递的，而正是声子在传递这种热量。”
她解释说:“为了减少热量在材料中的传播速度，你需要阻止声子的传播，缩短它们的寿命。”
她说:“我们的三轴光谱仪Taipan在适当的能量水平上工作，可以在非常高的温度下测量声子。”
在飞行时间光谱仪上的测量可以提供材料的总体情况。
“通过操纵化学过程，你可以改善材料的性能。纳米颗粒的加入似乎是造成这种效果的原因，”鲁尔说
该团队还预计将使用澳大利亚同步加速器(也是FLEET的合作伙伴组织)的技术进行进一步调查。
这项研究预计将包括将光以电、热、蒸发或冷却的形式转化为能量的过程。
“由于澳大利亚接受了大量的阳光，这也是一种潜在的巨大资源。这些多功能材料也显示出应用前景。”Cortie说。
开发高效、经济、可靠的新型清洁能源是澳大利亚的研究重点。
更多的信息
- 联系王晓林教授(UOW)xiaolin@uow.edu.au
- 联系David Cortie博士(ANSTO, UOW)dcr@ansto.gov.au
- 联系Dr kiririly Rule (ANSTO)kirrily@ansto.gov.au
- 讲解员：Topological-thermoelectrics(Zengji Yu)
——苏珊·波伊尔，ANSTO高级通讯和科学作家(原文）