測試納米材料又有新方法了！

材料牛注：初中上物理課時，老師曾講過，熱能無法轉變成其他可利用的能量形式。科學家們一直致力于廢熱的能量轉化和重新利用，而加州大學歐文分校新發明的一種實驗方法為該方面的研究提供了重要支持。

Jaeho Lee任職于加州大學歐文分校，這里的納米材料實驗室配備了一個定制的真空室，可將實驗樣品加熱到極高的溫度，通過高溫加熱樣品的方式測試物質是否有適于應用的熱電性能。

加州大學歐文分校的一位工程師發明了高溫下分析納米線性能的實驗方法，其溫度最高接近800華氏度。該實驗證實，在機器和電子產品廢熱轉化成電能的過程中，納米線起到了重要作用。

“汽車制造商和高科技創業公司正在試圖利用并商品化熱能－電能轉化的理念，但首先他們需要可靠的理論基礎來實現這種想法。”Jaeho Lee說。他是加州大學歐文分校機械和航空航天工程專業的助理教授，同時也是近期發表在Nano Letter上的一篇文獻主要作者。“我們的研究證實了工程師們一直以來期待的事情：某些材料在納米尺度下具有良好的熱電性能，甚至是在高溫的條件下。”

通過市售的真空室及相關設備的巧妙定制，Jaeho Lee和他的同事們得以得出這一重要成果。真空室剛投入使用時，Jaeho Lee和他的同事們碰到了一些問題——在節流高溫下的其他實驗中，該裝置會熔化納米線涂料并且破壞用于融合納米線芯片及其承載裝置的粘合劑。相較于采用膠水來固定器件，該團隊采用了抗高溫的接線和螺絲解決了這一問題。他們還創造了一個獨特的樣本安裝平臺，能夠最大限度地減少熱量損失，而且研究人員可以高精度地控制納米線溫度。

Lee研究領域的一項基本目標是去耦化電導率和溫度，來實現從廢熱到能量的轉化。他在加州大學歐文分校曾經的工作表明，硅納米線可能是用于該工作的合適材料。進行這項研究時，Lee還是勞倫斯伯克利國家實驗室的博士后學者。歐文分校一位沒有參與這項研究的材料學家Allon Hochbaum認為，這項研究的結果為其他極端熱條件下的實驗打好了基礎。“Jaeho的新研究成果使我們能夠在更高的溫度下測量納米材料的導熱系數，這是在原來研究基礎上的新突破。”他說，“這使得我們能夠在接近最佳工作溫度的條件下研究這些前途發展光明的高溫熱電物質，比如硅納米線。”

為了回收廢熱，工程師正在尋找既能使電流暢通，同時又抗熱的元素。目前廣泛應用的硅并不能達到這種要求——宏觀尺度下，硅是電和熱的優良發射源；但在微觀尺度下和納米硅打交道時，科學家早就發現了其熱導率會急劇下降。“熱量在表面邊界擴散，所以納米線的熱導率可以比大塊材料的熱導率低兩個數量級。”Lee說。

參考原文鏈接：New technique for testing nanomaterials

文獻鏈接：Thermal Transport in Silicon Nanowires at High Temperature up to 700 K

本文由編輯部曾慶輝提供素材，時冰遙編譯，劉宇龍審核，點我加入材料人編輯部。