未来的电子设备将 “浪费的热量” 转化为电能

科学家正在研究一种新颖的技术，该技术将使未来的电子设备将热量转化为电能。 以前，美国俄亥俄州立大学的研究人员率先使用量子力学效应将热量转化为电能。现在，他们已经想出了如何使他们的技术以更适合工业的形式发挥作用。

他们在镍和铂的复合物上使用磁性将电压输出放大10倍或更多-不是像以前那样在薄膜中，而是在较厚的材料中，更类似于未来电子设备的组件。

许多电气和机械设备 (例如汽车发动机) 会产生热量，作为其正常运行的副产品。 研究人员说，它被称为 “废热”，它的存在是热力学基本定律所要求的。

但是，越来越多的研究领域称为固态热电，旨在将废热捕获到专门设计的材料中，以产生动力并提高整体能源效率。俄亥俄州立大学的博士后研究员斯蒂芬·布纳 (Stephen Boona) 说: “我们使用的能源中有一半以上被浪费了，并以热量的方式进入大气。”

“固态热电可以帮助我们回收一些能量。这些设备没有活动部件，不会磨损，坚固耐用，无需维护。不幸的是，到目前为止，它们也太贵了，效率还不够高，不足以保证广泛使用。我们正在努力改变这一点，”Boona说。

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2012年，由约瑟夫·赫勒曼斯 (Joseph Heremans) 领导的研究小组证明，磁场可以增强称为自旋塞贝克效应的量子力学效应，进而将由奇特的纳米结构材料制成的薄膜的电压输出从几微伏提高到几毫伏。

在最新的进展中，他们增加了两种非常常见的金属 (撒上铂的镍) 的复合材料的输出，从几毫伏到几十或几百毫伏-一个较小的电压，但在一个更简单的设备中，不需要纳米制造，可以很容易地扩大规模用于工业。

Heremans说，在某种程度上，在较厚的材料中使用相同的技术需要团队重新考虑控制热力学和热电的方程式，这些方程式是在科学家了解量子力学之前开发的。

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虽然量子力学通常涉及光子-波和光粒子，但heremans的研究涉及磁振子-波和磁性粒子。“基本上，经典热力学涵盖了使用蒸汽作为工作流体的蒸汽机，或者使用空气作为工作流体的喷气发动机或汽车发动机。

“热电用电子作为工作流体。在这项工作中，我们使用磁化量子或 “磁振子” 作为工作流体，Heremans说。