二十多年前，中國(guó)在這一領(lǐng)域完全不被國(guó)際重視，如今中國(guó)研制的熱電材料、熱電器件的性能已領(lǐng)跑世界。帶動(dòng)國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域發(fā)展的“排頭兵”中有一位從日本留學(xué)歸來(lái)的研究者———中科院上海硅酸鹽研究所研究員陳立東。

在哪里尋找熱電器件？

利用熱能發(fā)電的傳統(tǒng)方法，就是將水加熱變成蒸汽，再用蒸汽推動(dòng)渦輪來(lái)發(fā)電?？捎行┎牧蠀s可以直接用熱能激發(fā)電子，形成電流。早在1821年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了這種奇特的“熱電效應(yīng)”———如果人類可以利用這種方式發(fā)電，那么很多現(xiàn)在廢棄的熱能，都能充分利用起來(lái)。比如，工廠里現(xiàn)在很難回收利用的200℃至400℃的余熱，乃至汽車尾氣、垃圾焚燒等余熱也都能“變廢為寶”。

“早在本世紀(jì)初，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)就成立了研究小組，專門從事空間應(yīng)用熱電技術(shù)的研發(fā)?！标惲|2001年剛被中科院以“百人計(jì)劃”從日本引進(jìn)回國(guó)時(shí)，中國(guó)在這一領(lǐng)域接近空白?！爱?dāng)時(shí)，老院士嚴(yán)東生先生熱切地支持我回國(guó)，新能源材料領(lǐng)域中國(guó)是短板，他說(shuō)未來(lái)這會(huì)非常重要，我們應(yīng)該在中國(guó)發(fā)展這一領(lǐng)域?！?/span>

要做出轉(zhuǎn)化效率高、性能穩(wěn)定的熱電器件非常困難。首先，要尋找一種高性能熱電材料———它必須同時(shí)是熱的絕緣體和電的良導(dǎo)體?？茖W(xué)家需要在納米和原子尺度，尋找可將熱導(dǎo)率降低到極限，同時(shí)又能保持良好的電導(dǎo)率和熱電勢(shì)(由溫差產(chǎn)生的電壓)的晶體材料。而在制備熱電器件時(shí)，要綜合考慮熱電材料、導(dǎo)電電極、焊接材料等多種材料的熱膨脹、電阻、熱阻等各種參數(shù)，器件制造過(guò)程中任何一點(diǎn)小的瑕疵就可能徹底扼殺熱電材料的功能。

“這些‘婆婆媽媽’的小細(xì)節(jié)，每一個(gè)都影響著熱電器件最后的性能?！标惲|說(shuō)，很多看起來(lái)高大上的創(chuàng)新，實(shí)際上是探索過(guò)程中的“摸爬滾打”，看起來(lái)真有點(diǎn)“土”。

為使學(xué)生了解測(cè)量原理自制儀器

陳立東的實(shí)驗(yàn)室看起來(lái)有點(diǎn)“土”，里面有不少他帶著學(xué)生自制的設(shè)備。

其中一間實(shí)驗(yàn)室里，一臺(tái)紅外測(cè)溫設(shè)備搭建了一半———這是準(zhǔn)備用來(lái)探測(cè)微小電流下產(chǎn)生的微小溫差的?！澳壳?，熱電器件的性能國(guó)際上還沒有標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量方法?！标惲|說(shuō)。