一种制造高性能热电材料的低温方法

时间:2019-06-28 14:00:09|来源:

机器和设备散发的大量浪费的能量可以使用KAUST开发的廉价纳米材料重新捕获。这种热电纳米材料可以捕获设备(从移动电话到车辆发动机)所损失的热量,并将其直接转换回有用的电力。

一种制造高性能热电材料的低温方法

纳米材料采用基于低温溶液的生产工艺制造,适用于柔性塑料涂层,几乎可在任何地方使用。

“在众多可再生能源中,废热尚未被广泛考虑,”Derya Baran实验室的博士后研究员Mohamad Nugraha说。机器和设备发出的废热可以通过热电材料重新捕获。这些物质具有这样的特性,即当材料的一侧是热的而另一侧是冷的时,电荷沿着温度梯度累积。

迄今为止,热电材料已经使用昂贵且能量密集的工艺制造。Baran,Nugraha和他们的同事开发了一种新型热电材料,通过旋涂纳米材料的液体溶液制成,称为量子点。

研究小组在表面上旋涂了一层薄薄的硫化铅量子点,然后添加了短接头配体溶液,将量子点交联在一起,以增强材料的电子特性。

在逐层重复旋涂工艺以形成200纳米厚的膜之后,温和的热退火使膜干燥并完成制造。“热电研究的重点是在高温 400摄氏度以上加工的材料,”Nugraha说。基于量子点的热电材料仅加热至175摄氏度。这种较低的加工温度可以降低生产成本,并且意味着热电装置可以在宽范围的表面上形成,包括廉价的柔性塑料。

该团队的材料显示出有前景的热电性能。良好热电的一个重要参数是塞贝克系数,其对应于施加温度梯度时产生的电压。“我们发现了一些导致我们材料中塞贝克系数增强的关键因素,”Nugraha说。

该团队还能够证明,当材料缩小到纳米尺度时,一种称为量子限制的效应会改变材料的电子特性,这对于增强塞贝克系数非常重要。Nugraha说,这一发现是向实用的高性能,低温,溶液处理的热电发电机迈出的一步。

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