熱轉化為有用能的新途徑

“由於這一發現,我們應該能夠從熱能中製造出比今天更多的電能,”研究合著者、俄亥俄州立大學機械和航空航天工程教授、俄亥俄州納米技術著名學者約瑟夫·赫裡曼斯說。到目前為止,沒有人認為這是可能的。”

熱轉化為有用能的新途徑

這項發現是基於一種叫做順磁性子的微小粒子,這種粒子雖然不完全是磁鐵,但帶有一定的磁通量。這一點很重要,因為磁鐵在加熱時會失去磁力,變成所謂的順磁性。磁通量——科學家稱之為“自旋”——產生了一種稱為磁振子拖曳熱電的能量,在這項發現之前,這種能量在室溫下是不能用來收集能量的。

“傳統的看法是,如果你有一個副星系核,你加熱它,什麼都不會發生,”赫裡曼說。我們發現這不是真的。我們發現了一種設計熱電半導體的新方法——將熱轉化為電的材料。過去20年左右我們使用的傳統熱電技術效率太低,給我們的能量也太少,所以它們並沒有得到廣泛的應用。這改變了這種理解。”

磁鐵是從熱量中收集能量的關鍵部分:當磁鐵的一側被加熱時,另一側(冷側)會產生更多的磁場,產生自旋,從而推動磁鐵中的電子併產生電能。

然而,自相矛盾的是,當磁鐵被加熱時,它們失去了大部分的磁性,變成了副磁鐵——赫裡曼稱之為“幾乎但不完全是磁鐵”。這意味著,在這一發現之前,沒有人想到用順磁性來獲取熱量,因為科學家認為順磁性不能收集能量。

不過,研究小組發現,順磁子推動電子的時間僅為百萬分之一秒的十億分之一——足夠長,使順磁子成為可行的能量採集器。

這個研究小組開始測試,看他們是否能在正確的情況下,產生必要的旋轉。

赫裡曼說,他們發現的是,順磁性實際上產生了推動電子的自旋。

他說,這樣可以收集能量。

俄亥俄州研究生鄭遠華也是這部作品的作者。這項研究是與美國能源部橡樹嶺國家實驗室的其他研究人員合作進行的,並得到了國家科學基金會、空軍科研辦公室和美國能源部的支持。


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