反鐵磁有巨大熱電動勢效應

2020-11-26 中國網財經

　　科技日報東京8月15日電 （記者陳超）在磁性發電原理中，熱電動勢與溫差和磁化的大小成比例。科學家們此前認為，只有具有強磁性的鐵磁材料才會出現這種現象。而最近，日本東京大學的一個研究小組發現，在反鐵磁錳合金中也具有自發性的巨大熱電動勢效應。這一發現使應用磁性體的熱發電成為可能。

　　利用熱量直接產生電能的方法稱為熱發電。如利用汽車發動機、計算機伺服器等產生的廢熱發電；或利用溫泉、太陽能、地熱等自然界的熱能發電。熱電轉換元件能把熱能轉換成電能，其基礎原理是有溫差的材料兩端會產生電動勢。利用該原理研製的發電裝置，溫差越大發電量越多。由於沒有多餘運動部件，發電裝置還可實現小型化長壽命。

　　目前使用的發電元件是非磁性半導體材料，由於溫差方向和電動勢的提取方向相同，因此不得不做成大型立體結構，導致設備製造工程複雜，成本飆升。而使用磁性材料的熱電元件，溫差與磁化和電動勢互相垂直，因此產生熱電動勢的原件結構可設計得較為簡單。錳合金由廉價無毒元素構成，易於晶體生長，是一種較為實用的材料。

　　此次，研究小組打破常規，首次發現了具有1%以下磁化的反鐵磁，有著與鐵磁同等或更大的自發性巨大熱電動勢效應，這一利用物質磁性的發電原理與以往溫差原理不同。迄今為止，利用鐵磁性體的熱電材料由於漏磁的影響，被視為不可能實現高集成化。而反鐵磁的整體自旋幾乎沒有漏磁，使以往認為不可能的高集成化高輸出成為可能。

　　這項成果近日在線發表於《自然物理》上。研究小組今後將繼續對反鐵磁性元件進行研究，尋找更適於高熱電動勢的物質。

(責任編輯：羅伯特)

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