科学家们通过逆改标准规则找到了一种将热量转化为电能的更好方法工程师通常将热量视为“浪费

工程师通常将热量视为“浪费能源” ，因为它很难有效地转化为任何有用的东西。然而，在研究人员选择尝试与通常方法完全相反的方法后，一类新的热电材料可能会改变这种情况。《科学进展》的一篇论文解释了原因，加快了寻找更好热电材料的步伐。

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顾名思义，热电材料将热量转化为电能，跳过了大多数大宗电力生产中使用的沸水阶段。然而，成本和低效率使热电发电机仅限于利基应用，例如为火星毅力火星车等航天器提供动力，在这些航天器中，轻便、可靠的能源生产比价格更重要。
热电材料过于昂贵且污染严重，无法更广泛地使用，但用镁代替较重元素的新热电材料可能会改变这种情况，为可以找到更广泛用途的更好选择打开大门。

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【科学家们通过逆改标准规则找到了一种将热量转化为电能的更好方法】热电材料通过在热侧和冷侧之间产生电流来工作。不幸的是，如果材料像导电一样导热，温度就会均衡，从而切断电流。因此材料必须是隔热的，与轻金属相比，这种特性更常与重金属相关，因此该领域的科学家们专注于更大的原子。
当其他科学家尝试镁基材料时，他们惊讶地发现它们的效果出奇地好。
杜克大学的奥利维尔·德莱尔（Olivier Delaire）博士已经证实，这些材料 Mg3Sb2 和 Mg3Bi2 的工作效率是钙和镱的三倍，这些元素具有更多的质子和类似的化学性质，这也可以解释这一意外现象。

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镁还具有相当显着的优势，即便宜、丰富且相对无污染。尽管它与钙具有这些特征，但其他试验过的材料并非如此。
德莱尔在一份声明中说：“传统的热电材料依赖于铅、铋和碲等重元素，这些元素对环境不太友好，而且含量也不是很丰富。但是，这些镁材料具有质量密度低，且热电导率却非常低。”此外，虽然高温热电效应很常见，但Mg3Sb2和Mg3Bi2在接近室温时工作良好。

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尽管如此，德莱尔并不认为这些特定材料将成为热电发电的未来。地球上锑和铋含量不是特别丰富，而且锑的生产对环境污染特别严重。然而，正如大多数药物是对一种有前途但不完美的分子的改进，德莱尔希望迄今为止探索的两种镁基材料（属于称为 Zintls 的一类）将为更好的热电材料打开大门。
“在化学研究中，探索新材料的可能性通常涉及用一种元素替换另一种元素，只是为了看看会发生什么， ”第一作者 Jingxuan Ding说， “通常，我们在周期表中用化学上相似的元素来替换它们，使用Zintls 的一大优点是我们可以尝试许多不同的元素和不同的组合。”

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虽然这可以通过反复试验来完成，但 Jingxuan Ding和德莱尔希望通过确定镁为何如此有效来缩短这个过程。他们了解到镁键会阻碍热传递。在它的存在下，将振动从材料温暖的一侧带到较冷的一侧的热波会相互干扰，而不是干净地传播。