研究人员找到了一种将废热转化为电能以驱动小型设备的新方法

研究人员找到了一种利用无毒材料将热能转化为电能的方法。该材料主要是铁，由于其相对丰富，价格也非常便宜。基于这种材料的发电机可以为小型设备（如遥感器或可穿戴设备）供电。该材料可以很薄，因此可以被塑造成各种形状。

世界上没有免费的午餐，也没有免费的能源。但是，如果您的能源需求足够低，例如，在某种小型传感器的情况下，则有一种方法可以利用热能提供电力，而无需电线或电池。东京大学固体物理研究所和物理系的实验室为实现这一目标已经通过他们的创新铁基热电材料向着这个目标迈出了步伐。

到目前为止，所有关于热发电的研究都集中在既定但有限的Seebeck效应上。相比之下，该研究专注于一种相对较少有人知道的现象，称为异常能斯特效应（ANE）。

ANE在合适的材料表面上产生垂直于温度梯度方向的电压。如果合适的材料更容易获得，这种现象可以帮助简化热能发电机的设计，提高其转换效率。

该研究通过一种称为掺杂工艺制成了一种铁含量为75％，铝含量为25％（Fe3Al）或镓含量为（Fe3Ga）的材料。这大大提高了ANE。与未掺杂样品相比，可以看到电压跃升了二十倍，这真是令人兴奋。

这不是该团队第一次展示ANE，但先前的实验所使用的材料比铁更不易获得且价格更高。该装置的吸引力部分是其低成本和无毒，还在于它可以制成薄膜形式，这样就可以通过模压来适应各种应用。

现在能制造出的薄而灵活的结构，可以比基于Seebeck效应的发电机更有效地收获能量， 该热电技术研究有望为可穿戴设备以及远程遥感器等提供动力。

以前材料科学的这种发展主要来自反复的迭代和对实验的改进，这些过程既耗时又昂贵。但团队在很大程度上依靠计算方法进行数值计算，从而有效地缩短了从最初的想法到证明成功的时间。

数值计算极大地促进了研究发现；例如，高速自动计算帮助找到了合适的材料进行测试。并且基于量子力学的第一原理计算简化了分析电子结构的过程。这对实验是至关重要的。

直到现在，这种数值计算都非常困难，因此，该研究团队希望不仅研究的材料，而且计算技术也可以对其他人有用。希望有朝一日能看到基于研究发现的设备。

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