奖项：国家自然科学二等奖

　　热电材料有温差就可以发电，但长久以来，传统热电材料的热能转换为电能的效率都不高。经过十多年的研究，中国科学院上海硅酸盐研究所的科学家们找到了一种使热电材料性能大幅提高的优化方案，目前这种方案能使方钴矿（上世纪末发现的适用于300~600℃中温区的热电材料）的性能提升到世界最优水平。据项目负责人、高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室主任陈立东介绍，未来，这种材料可有助于节能减排，用于“捕获”汽车废热尾气，产生“绿电”。

　　热电材料怎么才能在不流失温差热能的前提下保证电的传输，一直令科学界头痛。陈立东说，以方钴矿为例，要“改造”它要从原子、纳米、亚微米和微米等多个尺度上“动刀”。“科学家们发现，往方钴矿三维笼状晶体结构中填充入杂质原子，可以降低热导率，提高热电性能。填入的原子就好比‘信号灯’，可以‘指挥’电子通过，令热能‘禁行’。”可是，并非每个元素周期表上的元素都可以成为“信号灯”，近百个元素逐一实验需要花费大量实验。于是，硅酸盐所的科学家设计了一套“预测”模型。通过计算预测，十来个“信号灯候选人”从元素周期表脱颖而出。随后经实验验证，填入钠、钾、稀土等元素最能提高热电材料的性能，他们还设计和实现了多种不同的“信号灯”优化组合。

　　尽管，目前该研究仍处于“襁褓”阶段，但上海科学家表示，实验成果可能会对材料科学带来影响。未来，热电技术将应用在更多领域，比如，空间科学研究的特殊电源、汽车废热发电、工业余热发电等。据了解，一些国际汽车公司正在测试不同的热电系统，希望能利用汽车排放的尾气发电，用于车内座椅加热等功能，如果每台车可回收废热能10%，那么每年就可节约相当于1000万吨原油的能源。 

　　本报记者 马丹