【全球新視野】最新！熱電材料優化升級，或將投入大批生產

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研究人員從無害的原材料中發現了新的能夠將熱轉化為電的材料，為發展安全、廉價的“熱電材料”開辟了新的前景。這種材料就是合成銅礦物，合成銅礦物通過其組成的簡單變化能夠形成復雜結構和微結構，從而為所需的性能奠定了基礎。這項研究結果已經發表在Angewandte Chemie International Edition上。

法國卡昂CRISMAT實驗室的CNRS研究員，也是這項研究的通訊作者Emmanuel Guilmeau解釋說：“這種新型合成材料由銅、錳、鍺和硫組成，生產過程相當簡單。粉末簡單地通過球磨機械合金化，形成預結晶相，然后在600攝氏度的溫度下致密化。這個過程可以很容易地擴大規模。”

熱電材料將熱轉化為電，這在工業過程中特別有用，因為廢熱可以作為有價值的電力重新利用。然而，迄今為止使用的目前轉換效率最好的熱電裝置利用的是昂貴的鉛和碲等有毒元素，為了找到更安全的替代品，Emmanuel Guilmeau和他的團隊轉向了天然銅基硫化物礦物的衍生物。這些礦物衍生物主要由無毒的豐富元素組成，其中一些具有熱電性質。

現在，該團隊已經成功地生產出一系列熱電材料，在同一材料中顯示出兩種晶體結構。研究小組發現，用銅替換一小部分錳會產生復雜的微結構，其中包含相互連接的納米域、缺陷和相干界面，這些都會影響材料對電子和熱的傳輸特性。

Emmanuel Guilmeau表示，這種新材料在400攝氏度的溫度下非常穩定，這一溫度范圍在大多數工業的廢熱溫度范圍內。他確信，基于這一發現，可以設計出更便宜的、新穎的、無毒的熱電材料來取代現存更多的問題材料。

該研究論文題為"Engineering Transport Properties in Interconnected Enargite-Stannite Type Cu2+xMn1−xGeS4 Nanocomposites"，已發表在Angewandte Chemie International Edition上。主要作者為Emmanuel Guilmeau。

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參考資料：DOI: 10.1002/anie.202210600

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標簽： 熱電材料