有機(jī)半導(dǎo)體熱電材料性能指數(shù)翻倍

據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站報道，熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料。目前的有機(jī)半導(dǎo)體熱電材料的熱電轉(zhuǎn)化效率一般比較低。美國科學(xué)家最新發(fā)現(xiàn)了一種方法，將目前表現(xiàn)最好的有機(jī)半導(dǎo)體熱電材料的效率提高了70%。

現(xiàn)在，最高效的熱電材料一般由鉍、碲、硒等相對來說比較少見的無機(jī)半導(dǎo)體組成，這些元素昂貴、易碎，而且有些還有毒。有機(jī)半導(dǎo)體不僅便宜、儲量豐富而且輕便、堅固，但一直以來，這類熱電材料在熱電轉(zhuǎn)化過程中的表現(xiàn)差強(qiáng)人意。無機(jī)半導(dǎo)體熱電材料的熱電轉(zhuǎn)化效率幾乎是有機(jī)半導(dǎo)體熱電材料的4倍。

科學(xué)家們一般用“性能指數(shù)”這一值來反映材料的熱電轉(zhuǎn)化效率。目前，在室溫下，最高效的無機(jī)熱電材料的“性能指數(shù)”接近1，而有機(jī)半導(dǎo)體熱電材料的“性能指數(shù)”僅為0.25?，F(xiàn)在，科學(xué)家們將最好的有機(jī)半導(dǎo)體熱電材料聚3,4-亞乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS） 的“性能指數(shù)”提高了70%，達(dá)到0.42，為目前最好的無機(jī)半導(dǎo)體熱電材料的一半。

科學(xué)家們一般采用摻雜這一過程來增加材料的導(dǎo)電能力，當(dāng)給某種材料添加摻雜劑時，摻雜劑就給主材料提供了電載體，每個添加進(jìn)去的電載體都能增強(qiáng)原材料的導(dǎo)電能力。

為了提高PEDOT:PSS的熱電效率，科學(xué)家們在納米尺度對這種材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，也使用了一些溶劑將那些未被離子化的PSS分子從該材料中移走，從而顯著提高了其導(dǎo)電能力和熱電轉(zhuǎn)化效率。

這種特殊的有機(jī)熱電材料將在溫度達(dá)到250華氏度（約121攝氏度） 時開始工作?？茖W(xué)家表示：“最新技術(shù)有望讓我們制造出一種柔性薄片，能包裹某個熱物體來發(fā)電或者制冷?！?/p>

（文／劉霞）