新型磁性金属,室温下磁热电效应超10倍

新技术 2018年08月20日
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东京大学物性研究所、理化学研究所和美国马里兰大学合作,成功开发出了在室温下显示出巨大的磁热电效应(反常能斯特效应)的磁性金属Co2MnGa。反常能斯特效应虽然可以将热能转换成电能,但由于获得的电压过低,一直被认为难以用于热电应用。

此次研发小组开发的Co2MnGa在室温下显示出超过以往最高值10倍的巨大反常能斯特效应,所以有望用于热电应用。具体来说,10cc的体积可发电约100W以上,这个值足以用于手表和热流传感器等。

另外,通过对各种实验结果进行解析,并与第一性原理计算和模型计算进行比较确认,反常能斯特效应的增大源自电子结构拓扑和名为量子相变的量子效应。运用此次的研究成果,利用反常能斯特效应这种新机制的热电转换元件的开发有望取得飞跃发展。

相关已于7月30日刊登在《自然-物理》(Nature Physics)的在线版上。

以往的热电转换技术(塞贝克效应)与采用磁性体的新技术(反常能斯特效应)的差别

图1:以往的热电转换技术(塞贝克效应)与采用磁性体的新技术(反常能斯特效应)的差别

研究发现,铁磁性金属间化合物Co2MnGa(图2a)在室温下显示出超过过去已知的最高值10倍的巨大的反常能斯特效应(图2b)。这个值在超过室温的高温环境下还会进一步升高(图2c)。由于覆盖的温度范围比较大,能以不同温度的热源发电。另外,这种化合物制造成本低,采用无毒材料制作,耐久性和耐热性也比较优秀,因此可用于多种场合。

MnGa的巨大反常能斯特效应

图2:Co2MnGa的巨大反常能斯特效应

文 客观日本编辑部

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