热电材料具有将热能转换成电力的能力。热电装置出现于上世纪60年代初，通常由碲化铋或碲化铅制成。它们主要用于冷却系统：当给热电材料施加一个电压时，它的一端会变热，而另一端会变凉。这种热电装置目前在便携式野餐冷却器和冷却汽车座椅上已经得到广泛应用。

　　更具吸引力的是，热电材料有可能用来捕捉许多现在流失掉的低级废热并将其转换成电力，甚至可利用太阳光的热量产生电力。但碲化铋或碲化铅的转化效率并不高，用它们制成热电装置时就需要用更多的材料，因此成本很高，而且体积也大。研究人员称，热电材料必须在现有基础上提高1倍的能效才能实现廉价发电。而使用纳米结构替代单晶结构将可提高能效，因为纳米结构在阻止热量流动的同时很容易让电子流动。但碲化铋的加工和纳米化相当不容易。

　　现在，一项新的研究表明，硅也能成为一种很好的热电材料。美国加州大学伯克利分校化学教授杨培东（音译）及其同事在英国《自然》杂志上发表报告称，他们已装配出一种硅纳米线，当在它们之间施加一定温差时就能产生电力。这种硅纳米线的性能已可跟现有最好的热电材料相媲美。由于硅要比目前主流的热电材料更为丰富，且有良好的生产基础设施支撑，因此最终可用硅制造出利用发动机余热或太阳能发电的廉价装置。

　　一直以来，硅被认为是一种不良热电材料。因为一种好的热电材料需要具备两个特性：电导性能要好，热导性能要差。而硅偏偏两种性能都很好。杨培东研究小组则是通过使用硅纳米线的方法来降低硅的热导率。

　　研究人员制作了一个垂直排列的硅纳米线阵列，这些纳米线的直径在20纳米—300纳米之间。纳米线的合成往往要将纳米颗粒液化，然后诱导它生长。但这样制成的纳米线具有光滑的表面。于是，研究人员利用化学蚀刻法使纳米线表面变得粗糙，他们发现大约50纳米宽的纳米线仍保留很好的导电性，但热导率却只有原来的1％的。这样的热电效能已与商业用碲化铋材料相接近。

　　目前，尚没有理论能解释为什么纳米线的热导率下降如此剧烈。研究人员认为，原因之一也许是接近一维的纳米线及纳米线的粗糙边缘阻碍了携带热能的光子的流动。

　　杨培东研究小组正在考虑如何改进纳米线的性能。他们计划缩减纳米线的尺寸，并将纳米线表面做得更粗糙，相信这能提高硅纳米线的热电性能。下一步，研究小组还计划制作一个使用硅纳米线的实际热电装置，并加以测试。

　　研究人员称，该项研究工作必将产生重大的影响。不仅因为他们揭示了硅也可作为一种热电材料的潜力，而且还在于创造出了一种独特的工艺思想———制作粗糙纳米线，用这样的方法来提高材料性能非常新颖。它也许可为使用其他材料来改进热电效能开辟了新的道路。

　　“未来，在任何发热的地方都能产生电力”———研究人员这样憧憬着。