深入熱電領域　金屬可能比半導體更具導電優勢！

編譯／高晟鈞

自20世紀中葉理來，熱電技術已被大量用於像是太空探索、行動冰箱等日常應用中。另外，這項技術也能將廢熱轉化為綠色電力，實現永續環境經營。

熱電的工作原理

熱電效應，顧名思義就是將熱量直接轉換為電能。熱電效應是基於帶電粒子從材料中溫度低到高區域的運動，而這過程便會產生熱電電壓。

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一個定義材料熱電性能的重要參數名為──賽貝克係數。而金屬由於通常具有較低的賽貝克係數，而幾乎不被視為熱電材料。諸如銅、銀、金等金屬雖擁有極高的導電率，但在大多數情況下，它們的賽貝克係數非常小。

具有優秀性能的鎳金合金

來自維也納大學的物理學家，如今已經成功找到了具有高導電率和超大賽貝克係數的金屬合金──鎳金合金。當我們將鎳與金混和後，會從根本上改變電子特性。當添加10%左右的鎳時，金的淡黃色會消失，而熱電性能會急遽上升。

增強賽貝克效應的原因來自於電子的能量散射，而這不同於半導體的熱電效應。由於鎳原子的特殊電子特性，正電荷比負電荷分散得更強烈，產生所需的不平衡，從而產生高熱電電壓。

破紀錄的材料

鎳金合金以極高的導電率和高賽貝克係數的結合，創下了熱電功率紀錄，遠遠超過了傳統的半導體。

高功率密度對未來實現大規模領域的日常應用有著巨大的影響。舉例來說，以目前的性能來說，智慧型手錶已經可以用配戴者的體溫自動充電。

而鎳金合金只是一個開始，這項研究證實了不僅半導體，金屬也可以表現出良好的熱電性能，甚至在某些領域比半導體更具優勢，例如熱電發電機。

資料來源:Phys.org

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