新显微镜揭示材料中的热流动以促进绿色能源

测量热如何在材料中移动对于开发高效的电子和能源设备至关重要。例如，更好的热管理可以带来更快、更可靠的计算机，以及更高效的太阳能电池板和电池。

“为电子产品找到合适的材料对于开发我们需要支持绿色转型的设备至关重要。例如，在将热转化为电能时——或反之——我们需要能够有效导电且损失热量极少的材料，”DTU能源的教授Nini Pryds表示。

“为此，我们想要了解我们所用材料中的热是如何散布的。通过观察这一点，我们可以确定热在材料内的不同方向上是如何移动的，这很重要，因为它影响材料的性能。”

关键在于找到在纳米尺度上可靠工作的材料。在这个尺度上，热的导运方式的微小变化可能对材料的整体性能至关重要。例如，热的传输方向可能会根据晶体的特定排列、颗粒大小或形状而有所不同，这影响了材料将热量转化为电力的能力——其热电特性——并可能导致设备效能降低。

研究热传导的方法有很多，但这些方法往往缓慢，需要复杂的设备，或者存在损坏研究材料的风险。这使得研究人员难以获得准确和可靠的数据来评估其性能。

需要显微镜

在最近发表在Science Advances的论文中，来自DTU、以色列理工学院和安特卫普大学的科学家们提出了一种解决这些问题的新显微镜方法：热扩散显微镜。新方法基于一个全自动测量平台，CAPRES microRSP。与现有方法不同，它不需要对样品进行特殊准备。

新显微镜可以在非常小的尺度上进行高分辨率测量。科学家们在两种以优良热电导 性著称的材料上进行了测试：Bi2Te3（碲化铋）和Sb2Te3（碲化锑），它们通常用于将热能转化为电能的热电设备中。

显微镜准确测量了这些材料的定向热流。换句话说，它可以检测热量在不同方向上的移动，从而为设计更高效的设备提供宝贵的见解。通过将新方法与其他已建立的技术进行比较，结果证实了显微镜的可靠性和有效性。

“我相信我们的新显微镜方法是材料科学领域的一个重要进步。我们开发了一种快速、简单且不损坏样品的热流测量方法，让我们对这些材料的行为有了更好的理解，”Nini Pryds说。