收集废热不是梦！英科学家发现有史以来导热系数最低的无机材料

由利物浦大学领导的一个合作研究小组发现了一种新的无机材料，其导热系数最低。这一发现为开发对可持续社会至关重要的新型热电材料铺平了道路。

这一发现发表在《科学》杂志上，代表了通过材料设计实现的原子尺度热流控制的突破。它为能源管理提供了基本的新见解。新的理解将加速新材料的开发，以将废热转化为电能并有效利用燃料。

由利物浦大学化学系和材料创新工厂的Matt Rosseinsky 教授和大学物理系和斯蒂芬森可再生能源研究所的Jon Alaria 博士领导的研究小组设计并合成了这种新材料，使其结合了两种不同的原子排列。他们发现，每一种都会减慢热量通过固体结构的速度。

他们通过测量和建模两种不同结构的热导率，确定了导致这两种排列中每一种减少热传输的机制。

将这些机制结合在单一材料中是很困难的，因为研究人员必须准确控制原子在其中的排列方式。直觉上，科学家们希望得到两个组件物理特性的平均值。通过在这些不同的原子排列之间选择有利的化学界面，该团队通过实验合成了一种将两者结合的材料。

这种具有两种组合排列的新材料的热导率远低于仅具有一种排列的母体材料中的任何一种。这一意想不到的结果显示了结构中原子位置的化学控制的协同效应，这也是整个结构的性能优于两个单独部分的原因。

如果我们以钢的导热系数为1，那么钛棒为0.1，水和建筑砖为0.01，新材料为0.001，空气为0.0005。

马特·罗森斯基教授说： “我们发现的这种材料在所有无机固体中导热系数最低，而且导热性几乎与空气本身一样差。

“这一发现的意义非常重要，无论是对于基础科学理解，还是对于收集废热的热电设备的实际应用，以及作为更高效燃气轮机的热障涂层。”

Jon Alaria 博士说： “这项研究令人兴奋的发现是，可以使用互补的物理概念和适当的原子接口来增强材料的特性。除了热传输之外，这种策略还可以应用于其他重要的基本物理特性，例如磁性和超导性，从而降低能量计算和更有效的电力传输。”

世界上产生的所有能源中约有 70% 被浪费为热量。低热导率材料对于减少和利用这种浪费至关重要。开发新的、更高效的热电材料，可以将热量转化为电能，被认为是清洁能源的重要来源。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

https://news.liverpool.ac.uk/2021/07/15/researchers-discover-inorganic-material-with-lowest-thermal-conductivity-ever-reported/