用烹飪鍋的熱量給手機充電？新溫差電材料用途多多！

導讀

戴上一枚戒指，利用身體熱量給自己的穿戴設備供電；或者，利用烹飪鍋的熱量，為智能手機充電。這一切聽上去似乎很科幻，然而美國猶他大學稱，該校工程師開發了一種新材料，利用溫差發電技術，有望實現這一切。

（圖片來源：Dan Hixson/猶他大學工程學院）

研究簡介

該研究的領導者是猶他大學材料科學和工程系的教授 Ashutosh Tiwari。他領導的團隊利用化學元素鈣、鈷和鋱化合物，製造出了高效、廉價、生態友好的材料，能通過涉及熱冷空的溫差電效應，生產電力。

研究論文發表於今天的《科學報告》期刊上，文章的首作者是猶他大學材料和工程系的博士後研究員 Shrikant Saini。

溫差電效應

這項發明涉及到的核心技術要素便是溫差電效應，所以我先簡單的介紹下這一效應。

它是由於特殊的材料中的溫度差異而產生電壓的過程。一般來說，當材料的一端較熱，另外一端較冷，電荷載體就會從熱的一端，向冷的一端移動，從而形成電動勢，產生電壓。這種材料只需要具有少於一度的溫差，就能夠產生可被檢測到的電壓。

（圖片來源：維基百科）

目前用於溫差發電的一些材料，例如鎘、碲化物、汞基的這些材料，它們對於人類有毒。所以這些年來，研究人員一直在尋找合適的材料，期望能夠無毒環保，且生產更多的電力。

而 Tiwari 團隊所開發的這種新材料正好滿足以上的要求，它最大的優勢就是，製造成本低、環保、對生態友好、安全、產生電力的效率高。

應用領域

正是由於他們開發的材料具有以上的優勢，所以應用範圍很廣，可以滿足許多日常應用需求，可謂前景無限。

（圖片來源：Ashutosh Tiwari/猶他大學）

例如，它可以用於首飾，利用人體熱量來給可植入的醫療設備，例如血糖監測或者心臟監測設備供電；它也可以用於烹飪鍋，利用它的熱量為智能手機充電；或者應用於在電動汽車中，將發動機的熱量轉化為電力；另外，它也可以用于飛機，利用機艙和外部冷空氣的溫差，產生更多的能源；還有，電廠也可以使用這種材料，從浪費的熱量中產生更多的電力。

所以總結以下，這種材料的應用範圍很廣，涉及航天、汽車、電子、可穿戴設備等領域，不僅可以解決電子設備由於電池所帶來的各種瓶頸，而且可以更加高效的利用能源，做到了節能、環保、可持續，特別是對於一些能源短缺的發展中國家來說，具有十分積極的意義。

未來展望

猶他大學的技術和風險商業化辦公室已經為這種材料申請了一份專利。團隊將開始著眼於汽車和生物感測器領域，進一步開發這項技術。

參考資料

【1】https://www.utah.edu/

【2】Shrikant Saini, Haritha Sree Yaddanapudi, Kun Tian,Yinong Yin, andDavid Magginetti & Ashutosh Tiwari, "Terbium Ion Doping in Ca3Co4O9: A Step towards High-Performance Thermoelectric Materials," Scientific Reports 7, Article number: 44621 (2017)DOI: 10.1038/srep44621

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