湖南
在能源危机与气候变暖的双重压力下，一项看似微小却可能撬动全球能源格局的突破正在浮现：科学家开发出一种仅硬币大小的“热电功率模块”，能将废热直接转化为电能，效率创历史新高。这项由美国西北大学与韩国首尔国立大学合作的研究，不仅为工业节能、电动汽车续航和可穿戴设备供电开辟了新路径，更可能让“无处不在的废热”成为未来清洁能源的重要来源。
全球超过60%的能源最终以废热形式散失——从汽车尾气、工厂烟囱到电脑芯片、人体体温，这些低品位热能长期被视为“无法回收的损失”。而热电材料正是解决这一问题的关键：它们利用“塞贝克效应”，在材料两端存在温差时直接产生电压。但过去几十年，热电转换效率（用ZT值衡量）始终徘徊在1–2之间，难以商业化。
此次，研究团队通过原子级工程设计，创造出一种新型纳米结构化碲化铅（PbTe）。他们在材料中嵌入超薄的硒化铅（PbSe）量子点，并精确调控晶格应变与电子能带结构，成功实现“声子玻璃-电子晶体”理想状态——即阻碍热传导（降低热导率），同时促进电子流动（提升电导率）。结果，该模块在500°C温差下ZT值达到3.1，远超此前纪录，能量转换效率突破18%。
更关键的是，这种模块可规模化制造。研究者采用低成本溶液法合成纳米颗粒，再通过热压成型，避免了传统真空沉积的高成本。一个火柴盒大小的装置，在汽车排气管上就能持续输出数十瓦电力，足以驱动车载传感器或为电池补电；在钢铁厂高温管道上部署阵列，每年可回收数兆瓦时电能。
此外，该技术还适用于低温场景。研究人员已开发出柔性版本，贴在手腕上即可利用体温与环境温差为智能手表供电。“我们不是在发明新能源，而是在捡回被浪费的能源，”西北大学材料科学教授Mercouri Kanatzidis说。
国际能源署估计，若全球工业废热回收率提升10%，相当于每年减少数亿吨碳排放。而这项技术，正让这一愿景变得触手可及。
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