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磁場調控熱傳導奈米線 清華衛榮漢教授團隊研發

台灣好新聞/ 2015.07.23 00:00
記者季大仁/新竹報導

清華大學動機系衛榮漢教授研究團隊,發現藉由磁場變化,可以有效控制磁性奈米線的熱傳導特性,成功開發「可磁場調控熱傳導奈米線」。在目前能源逐漸耗竭及全球暖化的大趨勢下,此研究成果將可應用於奈米熱電元件的開發,有效地將電腦主機或汽車引擎排出的廢熱回收再利用,此最新研究成果,刊登於新一期的高影響力期刊「奈米通訊(Nano Letters)」。

圖說:清華大學動機系衛榮漢教授(右)研究團隊發現藉由磁場變化,有效控制磁性奈米線的熱傳導特性,成功開發「可磁場調控熱傳導奈米線」

衛榮漢教授表示,利用溫差發電,將「熱轉成電」是近來綠能新興領域,好的熱電材料「導電性要好、導熱性要差」,意即在高溫端不致因熱傳導而流失熱能到低溫端,最好能夠將高溫端的熱能都用來發電,但這種特質通常違反大部分物質的特性,例如金屬的導電性好,導熱性亦很好;塑膠等絕緣物質雖然其導熱性差,但導電性卻也極差,所以找到「導電性好、導熱性差」的熱電元件是目前工程及科學上遇到最大的瓶頸。

參與此項研究的黃?庭博士表示,熱在物質中是以原子或晶格的振動形式展現。對於肉眼可見尺度的金屬材料,通常它的的導熱與導電性質,也就是熱傳導係數與電導率,存在一固定的正比關係,亦即導電越好的材質導熱亦越好。然而到了奈米尺度,由於物質內部負責傳熱的晶格振動波,容易被不完美的表面邊界回彈,此一固定比例關係就會變得無法成立,因此給了科學家一個新的發展空間。

這次的研究,發現在不影響磁性奈米線之導電特性的同時,利用磁場可以大幅度地降低奈米線的熱傳導,例如在不施加磁場時,發現磁性奈米線導熱性像鐵棒,施加磁場後,導熱性可能就變得像塑膠,這是在過去沒有發現過的。

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