长期以来，科学家一直在寻找一种方法来提高我们利用热电反应的能力。寻求这种改进的研究人员认为，他们发现了一种液体状化合物，其性质意味着它可能比传统的热电效率更高，这反过来可能会导致开发利用太阳能并在电动汽车中创建更高效的加热系统的新方法。 。
热电材料并不是新型的动力，早在阿波罗飞行任务时期就一直被使用，一直到火星漫游者好奇号一直沿用。
在该图中，蓝色球体代表形成晶格的硒原子。原子之间的橙色区域表示像液体一样流过晶体结构的铜原子。这种类似液体的行为使硒铜材料具有独特的热电特性。
但是，直到最近几年，科学家才一直在使用热电材料来利用车辆或工业机械产生的浪费的热量作为潜在的能源。从这些发现中，产生了在电动汽车中加热使用热电材料的想法-考虑到电动发动机固有的热量不足，这是一项非常棘手的工作-以及将其用作扩大太阳能使用范围的想法发电。
由中国科学院上海陶瓷研究所的科学家与布鲁克海文国家实验室，密歇根大学以及加州理工学院的研究人员合作的研究人员，最近在《自然材料》杂志上发表的一篇论文中描述了他们对一种新型的有前途的热电材料。该材料由铜和硒制成。这种材料在物理上是固体，但由于铜原子流过硒的晶格，因此表现出类似液体的行为。
加州理工学院工程技术与应用科学系应用物理和材料科学系研究员，研究团队成员杰夫·斯奈德（Jeff Snyder）解释说：“这就像一块湿海绵。”“如果您的海绵中有非常细的毛孔，它的外观和作用就像固体。但是在内部，水分子的扩散速度与普通液体一样快。这就是我想象这种材料起作用的方式。它具有硒原子的坚固框架，但铜原子的扩散速度与液体中扩散速度一样快。”
他们在10年级科学课程中不会教给您很多关于热电学的知识，因此，我将走到一边，让来自加州理工学院的专家进一步说明他们正在从事的工作：
当热电材料的一端与另一端之间存在温差时，它会发电。例如，如果将热电设备放在热源旁边（例如笔记本电脑电池），则最靠近电池的一侧会更热。热端的电子将扩散到冷端，从而产生电流。
好的热电材料必须能够导电，但不能导热。如果它能很好地传导热量，则热端的热量将迅速转移到冷端，以至于整个材料将迅速达到相同的温度。发生这种情况时，电子停止流动。
因此，提高热电效率的一种方法是降低材料的导热能力。为此，Snyder说，研究人员一直在开发具有结晶和非晶特性的热电材料。晶体原子结构使电子易于流动，而非晶质材料（例如玻璃）具有更不规则的原子结构，从而阻碍了载热振动的传播。
这些载热振动通过两种波传播。第一种是纵向波或压力波，其中位移的方向（在这种情况下为原子的摆动）与波的方向相同。第二种类型是横波，其位移方向垂直于波的方向，就像您上下摇动跳绳时一样，导致波沿绳索水平传播。
在固体材料中，横向波传播是因为原子之间存在摩擦，这意味着当一个原子上下振动时，相邻的原子随之运动，并且波传播。但是在液体中，原子之间的摩擦很小，一个振动的原子在其相邻原子的附近上下滑动。结果，横波不能在液体内部传播。海浪之所以不同，是因为它们在液体和空气之间具有界面。
研究小组发现，由于液体中的载热振动只能通过纵波传播，因此具有液体性质的材料导热性较低。Snyder说，因此，同样具有良好导电性能的类液体材料比传统的非晶材料具有更高的热电效率。
在研究人员研究的铜硒材料中，硒的晶体结构有助于导电，而自由流动的铜原子的行为像液体一样，从而降低了导热性。热电材料的效率使用称为“热电性能因数”的数字进行量化。研究人员说，铜硒材料在1000开氏温度下的热电系数为1.5，这是所有块状材料中的最高值之一。
斯奈德说，大约40年前，美国宇航局的工程师首次将这种铜硒材料用于航天器设计。但是它的液体状特性（当时尚不为人所知）使其难以使用。他说，这项新的研究已经确定并解释了为什么这种铜硒材料具有如此有效的热电特性，从而有可能开辟一种全新的类液体热电材料来进行研究。
Snyder说：“希望科学界现在可以在寻找具有高热电性能的材料时采用另一种策略。”
由于许多原因，这些进展是个好消息。扩大可再生能源的效率和可用性的潜力只会增加它们对决策者的吸引力。引入热电科学以扩大太阳能的发电量以及其他可再生和绿色的发电方法，这只是一长串令人惊奇的进步中的又一个，它将使世界朝着清洁能源经济的方向前进。
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