东京城市大学 团队热电装置中排列整齐的金属碳纳米管示意图
温度梯度导致电流流动
学分:东京都大学 东京都大学的科学家已经使用排列整齐的“金属”碳纳米管来制造一种装置，这种装置可以将热量转化为电能(热电装置)，其功率输出比随机网络中的纯半导体碳纳米管高
这种新器件绕过了半导体导电性和电压之间棘手的权衡，明显优于同类产品
高功率热电装置可能为更有效地利用废热铺平道路，比如可穿戴电子设备
热电装置可以直接将热能转换成电能
当我们思考环境中的废热量时，比如空调废气、汽车发动机甚至人体热量，如果我们能够以某种方式从周围环境中回收这些能量并加以利用，那将是革命性的
这在某种程度上为可穿戴电子和光子学背后的思想提供了动力，这些设备可以戴在皮肤上，由身体热量提供动力
人体热能灯和智能手表已经有了有限的应用
当温度梯度形成时，从热电装置中提取的功率受装置的电导率和塞贝克系数的影响，塞贝克系数是一个指示在一定温度差下产生多少电压的数字
问题在于塞贝克系数和电导率之间存在权衡:当器件的导电率提高时，塞贝克系数会下降
为了产生更多的能量，我们理想地希望改善两者
功率因数与
纯半导体和金属碳纳米管薄膜的导电性
金属碳纳米管的比例从左向右增加
一直向右的图对应于对齐的金属碳纳米管薄膜
它们显示出比所有其他薄膜高得多的功率
学分:东京都大学 半导体材料通常被认为是高性能热电器件的优秀候选材料
然而，一个由教授领导的团队
东京都大学的柳木一弘遇到了一个“金属”碳纳米管形式的英雄
与纯半导体碳纳米管不同，他们发现它们可以同时提高金属碳纳米管的电导率和塞贝克系数，打破了这两个关键量之间的平衡
该团队继续表明，这些独特的特征来自材料的一维金属电子结构
此外，他们能够调整金属碳纳米管的取向，获得的输出几乎是随机取向的纯半导体碳纳米管薄膜的五倍
高性能热电元件不仅让我们能够利用体温为智能手机供电，潜在的生物医学应用也将确保它们在未来的日常应用中发挥重要作用
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