迪米·范·瑞滕，代尔夫特理工大学 研究的图解摘要
学分:代尔夫特理工大学 热电材料将热量转化为电能，这使得它们对可持续能源生产极具吸引力，特别是考虑到工业可以将超过三分之二的能量浪费为热量
但是热电能的大量生产目前受到低能量转换效率的限制
然而，现在，英国代尔夫特大学材料科学与工程系的研究人员比斯瓦纳思·杜塔(Biswanath Dutta)和普鲁米·德伊(Poulumi Dey)不仅能够解释热电材料中的纳米结构如何提高能效，还提出了一种具有商业吸引力的纳米结构热电材料制造方法，增加了热电能大规模生产的机会
他们的结果发表在《纳米能源》杂志上
杜塔和戴伊的工作起点是他们在韩国的合作研究人员提供的实验结果，他们正在研究一种众所周知的热电材料，即所谓的NbCoSn半赫斯勒化合物
“这基本上是一种特定类型的晶体结构，你可以在其中加入某些元素——在这种情况下是铌、钴和锡，”杜塔解释说
“通过考虑每种元素的数量和位置，例如用更多的铌代替钴，你可以看出是什么影响了材料的整体效率
" 他们的韩国合作者的研究结果表明，在特定的温度下，这种材料中会形成某种纳米结构
因此，杜塔和戴伊基于这些观察进行了理论模拟:“首先，我们模拟了在不同位置向质谱中添加一两种额外钴的效果，以了解这是否会提高效率，”戴伊说
“事实证明，这种额外钴的位置对这种材料的整体性能确实有重要作用，这是做实验的团队无法真正解释的，因为这超出了他们测量的分辨率
" 此外，杜塔和戴伊还证明了一种被称为能量过滤的效应:“你可以把它想象成一种对低于一定能量的电子的屏障，这反过来又提高了整体电导率，”杜塔解释说
“通过过滤掉低能电子，让高能电子通过，总效率就提高了
" “这是一种纳米结构效应，”戴说
“纳米结构是在材料的其余部分形成的，它们之间的界面起着屏障的作用，所以如果没有这些纳米结构，就不会有这种效果，因为没有界面
但是，一旦这些纳米结构形成，你就得到这些界面，它们阻挡了低能电子，但允许高能电子通过，从而提高了整体能量效率
" 最后，图·德尔夫特模拟提出了这种特制的铌钴酸盐热电材料提高能量效率的两个原因:在晶格结构中称为间隙位置的特定位置存在额外的钴原子，以及能量过滤效应
此外，对为什么这种纳米结构热电材料更节能的理解的提高，表明了产生热电能的更好、更适用的方法
“目前，纳米结构热电材料是通过对预先形成的结构进行破碎和加热的漫长而严格的过程制成的，”杜塔解释道，“这既耗时又耗能，因此不适合大规模生产。”
研究小组建议，与其走传统路线，不如从“非结构化”或无定形材料开始:“从无定形材料开始的优势在于，它没有底层结构，因此你不需要经历这种漫长的研磨和加热过程来实现均质化
所以它更节能，因此对热电能的大规模生产更有用
“对于从事高温热能回收工作的工程师来说，这是个好消息
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