测试纳米材料又有新方法了！

材料牛注：初中上物理课时，老师曾讲过，热能无法转变成其他可利用的能量形式。科学家们一直致力于废热的能量转化和重新利用，而加州大学欧文分校新发明的一种实验方法为该方面的研究提供了重要支持。

Jaeho Lee任职于加州大学欧文分校，这里的纳米材料实验室配备了一个定制的真空室，可将实验样品加热到极高的温度，通过高温加热样品的方式测试物质是否有适于应用的热电性能。

加州大学欧文分校的一位工程师发明了高温下分析纳米线性能的实验方法，其温度最高接近800华氏度。该实验证实，在机器和电子产品废热转化成电能的过程中，纳米线起到了重要作用。

“汽车制造商和高科技创业公司正在试图利用并商品化热能－电能转化的理念，但首先他们需要可靠的理论基础来实现这种想法。”Jaeho Lee说。他是加州大学欧文分校机械和航空航天工程专业的助理教授，同时也是近期发表在Nano Letter上的一篇文献主要作者。“我们的研究证实了工程师们一直以来期待的事情：某些材料在纳米尺度下具有良好的热电性能，甚至是在高温的条件下。”

通过市售的真空室及相关设备的巧妙定制，Jaeho Lee和他的同事们得以得出这一重要成果。真空室刚投入使用时，Jaeho Lee和他的同事们碰到了一些问题——在节流高温下的其他实验中，该装置会熔化纳米线涂料并且破坏用于融合纳米线芯片及其承载装置的粘合剂。相较于采用胶水来固定器件，该团队采用了抗高温的接线和螺丝解决了这一问题。他们还创造了一个独特的样本安装平台，能够最大限度地减少热量损失，而且研究人员可以高精度地控制纳米线温度。

Lee研究领域的一项基本目标是去耦化电导率和温度，来实现从废热到能量的转化。他在加州大学欧文分校曾经的工作表明，硅纳米线可能是用于该工作的合适材料。进行这项研究时，Lee还是劳伦斯伯克利国家实验室的博士后学者。欧文分校一位没有参与这项研究的材料学家Allon Hochbaum认为，这项研究的结果为其他极端热条件下的实验打好了基础。“Jaeho的新研究成果使我们能够在更高的温度下测量纳米材料的导热系数，这是在原来研究基础上的新突破。”他说，“这使得我们能够在接近最佳工作温度的条件下研究这些前途发展光明的高温热电物质，比如硅纳米线。”

为了回收废热，工程师正在寻找既能使电流畅通，同时又抗热的元素。目前广泛应用的硅并不能达到这种要求——宏观尺度下，硅是电和热的优良发射源；但在微观尺度下和纳米硅打交道时，科学家早就发现了其热导率会急剧下降。“热量在表面边界扩散，所以纳米线的热导率可以比大块材料的热导率低两个数量级。”Lee说。

参考原文链接：New technique for testing nanomaterials

文献链接：Thermal Transport in Silicon Nanowires at High Temperature up to 700 K

本文由编辑部曾庆辉提供素材，时冰遥编译，刘宇龙审核，点我加入材料人编辑部。