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研究人员从无害的原材料中发现了新的能够将热转化为电的材料，为发展安全、廉价的“热电材料”开辟了新的前景。这种材料就是合成铜矿物，合成铜矿物通过其组成的简单变化能够形成复杂结构和微结构，从而为所需的性能奠定了基础。这项研究结果已经发表在Angewandte Chemie International Edition上。

法国卡昂CRISMAT实验室的CNRS研究员，也是这项研究的通讯作者Emmanuel Guilmeau解释说：“这种新型合成材料由铜、锰、锗和硫组成，生产过程相当简单。粉末简单地通过球磨机械合金化，形成预结晶相，然后在600摄氏度的温度下致密化。这个过程可以很容易地扩大规模。”

热电材料将热转化为电，这在工业过程中特别有用，因为废热可以作为有价值的电力重新利用。然而，迄今为止使用的目前转换效率最好的热电装置利用的是昂贵的铅和碲等有毒元素，为了找到更安全的替代品，Emmanuel Guilmeau和他的团队转向了天然铜基硫化物矿物的衍生物。这些矿物衍生物主要由无毒的丰富元素组成，其中一些具有热电性质。

现在，该团队已经成功地生产出一系列热电材料，在同一材料中显示出两种晶体结构。研究小组发现，用铜替换一小部分锰会产生复杂的微结构，其中包含相互连接的纳米域、缺陷和相干界面，这些都会影响材料对电子和热的传输特性。

Emmanuel Guilmeau表示，这种新材料在400摄氏度的温度下非常稳定，这一温度范围在大多数工业的废热温度范围内。他确信，基于这一发现，可以设计出更便宜的、新颖的、无毒的热电材料来取代现存更多的问题材料。

该研究论文题为"Engineering Transport Properties in Interconnected Enargite-Stannite Type Cu2+xMn1−xGeS4 Nanocomposites"，已发表在Angewandte Chemie International Edition上。主要作者为Emmanuel Guilmeau。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：DOI: 10.1002/anie.202210600

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标签： 热电材料