在能源危機與氣候變暖的雙重壓力下，一項看似微小卻可能撬動全球能源格局的突破正在浮現(xiàn)：科學(xué)家開發(fā)出一種僅硬幣大小的“熱電功率模塊”，能將廢熱直接轉(zhuǎn)化為電能，效率創(chuàng)歷史新高。這項由美國西北大學(xué)與韓國首爾國立大學(xué)合作的研究，不僅為工業(yè)節(jié)能、電動汽車?yán)m(xù)航和可穿戴設(shè)備供電開辟了新路徑，更可能讓“無處不在的廢熱”成為未來清潔能源的重要來源。

全球超過60%的能源最終以廢熱形式散失——從汽車尾氣、工廠煙囪到電腦芯片、人體體溫，這些低品位熱能長期被視為“無法回收的損失”。而熱電材料正是解決這一問題的關(guān)鍵：它們利用“塞貝克效應(yīng)”，在材料兩端存在溫差時直接產(chǎn)生電壓。但過去幾十年，熱電轉(zhuǎn)換效率（用ZT值衡量）始終徘徊在1–2之間，難以商業(yè)化。

此次，研究團隊通過原子級工程設(shè)計，創(chuàng)造出一種新型納米結(jié)構(gòu)化碲化鉛（PbTe）。他們在材料中嵌入超薄的硒化鉛（PbSe）量子點，并精確調(diào)控晶格應(yīng)變與電子能帶結(jié)構(gòu)，成功實現(xiàn)“聲子玻璃-電子晶體”理想狀態(tài)——即阻礙熱傳導(dǎo)（降低熱導(dǎo)率），同時促進電子流動（提升電導(dǎo)率）。結(jié)果，該模塊在500°C溫差下ZT值達到3.1，遠超此前紀(jì)錄，能量轉(zhuǎn)換效率突破18%。

更關(guān)鍵的是，這種模塊可規(guī)?；圃?。研究者采用低成本溶液法合成納米顆粒，再通過熱壓成型，避免了傳統(tǒng)真空沉積的高成本。一個火柴盒大小的裝置，在汽車排氣管上就能持續(xù)輸出數(shù)十瓦電力，足以驅(qū)動車載傳感器或為電池補電；在鋼鐵廠高溫管道上部署陣列，每年可回收數(shù)兆瓦時電能。

此外，該技術(shù)還適用于低溫場景。研究人員已開發(fā)出柔性版本，貼在手腕上即可利用體溫與環(huán)境溫差為智能手表供電?！拔覀儾皇窃诎l(fā)明新能源，而是在撿回被浪費的能源，”西北大學(xué)材料科學(xué)教授Mercouri Kanatzidis說。

國際能源署估計，若全球工業(yè)廢熱回收率提升10%，相當(dāng)于每年減少數(shù)億噸碳排放。而這項技術(shù)，正讓這一愿景變得觸手可及。