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[導讀]日本科學家日前發(fā)現(xiàn)一種低溫熱電材料，該材料能在低溫條件下顯示出比鉍系熱電材料高出100倍以上的熱電效應(yīng)。

日本科學家日前發(fā)現(xiàn)一種低溫熱電材料，該材料能在低溫條件下顯示出比鉍系熱電材料高出100倍以上的熱電效應(yīng)。實驗表明，這種鐵化合物的結(jié)晶尺寸越大，實際電熱效應(yīng)就越大。

熱電轉(zhuǎn)換材料能夠使電能與熱能直接轉(zhuǎn)換，可用于廢熱發(fā)電以及不使用氟利昂的冷凍裝置。熱電轉(zhuǎn)換材料中以鉍化合物較為常見，而超導材料等運行所需的極低溫熱電轉(zhuǎn)換原器件尚未實際應(yīng)用，需要設(shè)計出新的低溫熱電材料。

為解決這一問題，東京大學、名古屋大學和大阪大學的科研人員進行了聯(lián)合研究。他們發(fā)現(xiàn)了一種以鐵為主要成分的化合物“FeSb2”，其在零下260攝氏度的低溫環(huán)境下顯示出比鉍系熱電材料高100倍以上的熱電效應(yīng)，這使得它成為備受期待的低溫電熱材料，有望為設(shè)計低溫環(huán)境下熱電轉(zhuǎn)換原器件提供新思路。

但是，科研人員對FeSb2為何展示出巨大的熱電效應(yīng)并不了解，因此無法設(shè)計出更高熱電性能的元件。為此，他們合成了超高純度的FeSb2單結(jié)晶，并使用5種不同尺寸單晶體進行了電阻率、塞貝克系數(shù)和熱導率測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶尺寸增大，熱導率和塞貝克系數(shù)也隨之增大，在最大結(jié)晶尺寸情況下實現(xiàn)了高熱導率。通過回旋共振試驗，他們發(fā)現(xiàn)電子有效質(zhì)量比自由電子的質(zhì)量高出5倍。最后證實觀察到的FeSb2巨大塞貝克系數(shù)和輸出因子，是由在晶界散射的平均自由行程較長的聲子與有效質(zhì)量大的電子相互作用造成的。

相關(guān)論文發(fā)表在近日出版的《自然·通訊》雜志上。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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