科學(xué)家告訴我們一個(gè)驚人的事實(shí)：高達(dá)50％的汽車燃料和家庭用電都以熱能的形式被浪費(fèi)掉了!不信請摸一摸空轉(zhuǎn)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蓋，或者正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)、冰箱和電視機(jī)的后背，溫度是不是很高?這些熱量都被浪費(fèi)了，但消費(fèi)者還得為這些無用的熱量付錢。如果能有一種可靠的方法將這些被浪費(fèi)掉的熱能收集起來并加以重新利用就好了?，F(xiàn)在就有這么一種辦法，通過控制“聲子”，能把發(fā)電機(jī)甚至汽車排氣裝置中被浪費(fèi)掉的熱能轉(zhuǎn)換成可重新利用的電能。

這一技術(shù)的研制花費(fèi)了近200年時(shí)間。1821年，德國物理學(xué)家托馬斯·澤貝克在將一個(gè)金屬線圈的一側(cè)加熱后，受熱部分的電子便會(huì)被激活并四處進(jìn)發(fā)，一部分電子到達(dá)較冷部分的線圈，使該部分線圈出現(xiàn)多余的負(fù)電荷，形成電壓差，從而產(chǎn)生了電流。這一現(xiàn)象被稱溫差電效應(yīng)。問題在于，金屬既導(dǎo)電又導(dǎo)熱，因此在產(chǎn)生溫差電效應(yīng)的線圈中較冷部分的溫度會(huì)很快升高，在溫差消失后，溫差電流也就消失了。所以，科學(xué)家需要找到一種既能產(chǎn)生溫差電效應(yīng)又不導(dǎo)熱的材料。正如光是由“光子”傳遞的，熱是由“聲子”傳遞的。在固體物質(zhì)中，當(dāng)聲子從一個(gè)原子跳到另一個(gè)原子時(shí)，熱能被傳播開來。因此，關(guān)鍵是要控制聲子的運(yùn)動(dòng)。

1996年，美國麻省理工學(xué)院的兩位物理學(xué)家米爾德里德·德雷斯?fàn)柡浪购土值恰は？怂拐业搅司€索。他們在對一種三層復(fù)合材料進(jìn)行研究的過程中發(fā)現(xiàn)，電子可以不受影響地在不同質(zhì)地的材料間穿行，但聲子的情況卻不同，聲子對原子間的連接結(jié)構(gòu)非常敏感，不能輕易跨越不同的材料。結(jié)果，兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種三層復(fù)合材料所產(chǎn)生的溫差電是碲化鉛單晶材料的約4倍。

德雷斯?fàn)柡浪购拖？怂沟陌l(fā)現(xiàn)引起了人們研制新材料的極大興趣，科研人員致力于研制出一種電子和聲子能在其中以不同速度傳播的新材料。在600℃的溫差下，這種新材料能夠?qū)?8％的熱能轉(zhuǎn)化成電能。而汽車排氣管與其周圍空氣的溫差高于這一溫度。這種新材料的制作工藝非常簡單，只需將銻、鉛、銀、碲按一定比例加入熔爐，在約800℃的溫度下熔燒4個(gè)小時(shí)，再在400℃的溫度下保持40個(gè)小時(shí)，然后冷卻到室溫就可以了。科學(xué)家當(dāng)初在制作這種材料時(shí)，只是指望通過將輕重不一的原子混合到一起能改變原子之間的連接結(jié)構(gòu)，從而更有效地阻止聲子運(yùn)動(dòng)。但實(shí)際制作出的材料卻比當(dāng)初設(shè)想的更復(fù)雜。用電子顯微鏡拍攝的照片顯示，在這種新材料中，銀和銻形成了一些納米級的“小島”，圍繞在它們周圍的是鉛和碲的化合物。這樣，交錯(cuò)在一起的不同物質(zhì)正好擋住了聲子的去路。

目前，美國海軍正設(shè)法在艦船的發(fā)動(dòng)機(jī)上使用這種新合金。下一步將是重新利用汽車和電廠的熱能，從汽車的排氣管獲得的電能將足夠?yàn)槠嚨碾娖砍潆?，可能還會(huì)有剩余?？茖W(xué)家用了將近200年才有了突破，也許用不了多久我們就再也不必為白白浪費(fèi)掉的熱能花錢了。 (文章代碼：102404)