應用前景廣闊的新型可涂覆熱電材料

材料牛注：熱電材料，即一種可把工業廢熱轉化為電能的特殊材料。來自韓國蔚山國家技術大學的一個團隊研發出了非常便捷的液態熱電材料，只要把該材料涂覆在任意有熱源的設備上，就可實現從熱能到電能的轉化。

熱電設備的涂覆制備原理圖

目前，由韓國蔚山國家技術大學(Ulsan National Institute of Science and Technology，縮寫為UNIST)材料科學與工程系Jae Sung Son教授主導的一項研究已成功研發出一項新技術，通過這一技術研究人員能夠把工業廢熱轉化成可用于車輛或其他應用的電能。

在這項研究中，該團隊研發出一種具有液態特性的新型高性能熱電材料。這種材料由于其形狀可控和相匹配的幾何學特性，可被直接涂覆到大部分器件的表面。

這種熱電材料可直接把溫差轉變成電壓，或者反過來把電壓直接轉變為熱量。這一作用可以用于加熱或冷卻過程，例如輪船上的小冷卻系統、自動冷卻系統和一般的廢熱回收系統等等。此外，這些設備中使用的熱電發電機模塊通常是長方體形的。

熱電發電機的輸出功率取決于設備的設計最低熱損失及材料本身的固有性質。根據該團隊的研究，目前存在的液態熱電材料由于其有限的平面或角形狀，在很大程度上被忽視了。

然而，考慮到這些平面器件連接的大部分熱源表面是彎曲的，相當數量的熱損失是不可避免的。為了解決這個問題，研究小組提出了形狀可控的熱電涂覆技術，通過將熱電材料直接涂覆到熱源表面以產生電能。

為了證明這一技術的可行性，他們還分別在平面、曲面和大尺寸的半球形基板上涂覆熱電材料來制造熱電發電機，實驗表明它是從熱源收集熱能最有效的手段，其輸出功率密度可達4.0 mW/cm2，這被認為是諸多報道中最有價值的涂覆熱電發生器。

“我們已經通過涂覆過程制作了完整的熱電模塊，克服了平面熱電模塊的限制，并能更高效地收集熱能，”Son教授說，“熱電發生系統能被開發成用戶需要的任何類型，此外，它通過節省材料和簡化工藝大大降低了系統制造的成本。”

原文鏈接：UNIST engineers thermoelectric material in paintable liquid form
本文由編輯部顧玥提供素材，李杰編譯，丁琬芝審核，點我加入材料人編輯部。