高熵合金新进展：将废热转化为电的新渠道!

(用扫描电子显微镜成像的高熵合金)

材料牛注：每天都有大量的能量以热形式散失掉，查默斯大学现在有个跨学科研究发现，一种特殊材料──高熵合金能够有效的做到废热再回收。

对于过渡到永续能源的系统来说，提高能源效率是一个关键的因素，这将会有大量的能源被节省下来。例如：只有不到一半的柴油能源被用来发动柴油车，其余则是以热形式散失掉了，许多工业制程也都面临着废热过剩的问题。

这就是为什么许多研究团队正努力开发热电材料──可以将多余热转化为能源的材料。但这并不是一件容易的事，为了有效地将热转化为电能，材料需要有良好的导电性，但同时需要具有较差的热导率。但对于大部份材料来说，这是一个互相冲突的矛盾点。

「一个比较困难的挑战是，需要创造一个足够稳定的热电材料，使其在高温下也能运作的很好。」材料化学系Anders Palmqvist教授说，教授主要就是针对热电材料进行研究。

他第一次遇到材料科学家Sheng Guo时，是在查默斯大学的一个对于材料能源应用的跨学科研讨会上。Guo是在查默斯大学的材料制造科技系做研究，其在研究一个相当新的材料，称为「高熵合金」。高熵合金一般由五种元素所组成，通常是含有相当比例的金属，其即便在高温环境下也可以是稳定的。合金的性质可以透过不同成分和不同成分比例来调控。

「这听起来若要测试热电材料，高熵合金似乎是种很好的新途径。」Palmqvist教授说，「但据我所知，以前从没有人做过，所以我们决定一起开始一个项目。」

他们还邀请物理系的理论学家Paul Erhart教授加入这个项目，并且得到查默斯材料科学先进领域(Chalmers' Materials Science Area of Advance)的金融资助，他们共同聘请了一位博士后，Samrand Shafeie教授。

Palmqvist教授说：「这是一个高效的团队模式，我们拥有三位研究先驱者，这使得团队能够形成很好的互补。」。

他们制造并研究由铝、钴、铬、铁和镍的高熵合金，再以不同比例的铝去做分析。事实证明，他们能够提高质量，使其有良好的热电能力。科学家得出一个结论──高熵合金能够发展成非常好的热电材料。

他们在Journal of Applied Physics发表他们的研究，而该篇是一月最多人点阅的文章，他也被编辑标签为「Exciting!」

现阶段的任务是继续开发这个材料，并且尝试去了解高熵合金的理想组成，以达到最佳的热电性能。

「这是一个漫长的过程，因为还有许多变量可以去玩转，且还有一整个元素周期表的元素可以去调查。」Erhart教授解释：「但有了好的理论认知，我们可以试着去预测哪些元素是最有趣的。」

对于查默斯的科学家来说，此合资项目是个相当正向的经验，他们也已经开始思考进一步的研究发展，还被受邀到乌普萨拉大学和皇家理工学院与他们一起着手合作。

「目前在所有行业中，汽车工业对这个将废热转换为电能的项目最有兴趣。」Palmqvist教授说，「但如果我们创造了一种优异的热电材料，其潜在的应用将会扩大，例如：我们可以把发电做为副产品，将其应用在钢铁等行业。

本文由编辑部王宇提供素材，洪聖哲编译。

论文地址：High-entropy alloys as high-temperature thermoelectric materials 

参考链接：New track for converting waste heat to electricity