在夏季,城镇里的建筑物和路面环境温度都挺高的,有大量多余的热能被建筑物以及道路路面吸收了。为了缓解热岛效应,同时减少建筑物的能源消耗,主要的策略有两个方面。一方面是通过节能措施以及使用可再生能源,最大程度地降低建筑物对能源的使用需求;另一方面则是使用具有热电效应的建筑材料和结构,把这些自然的热能直接转化成有用的电能,这对于缓解能源危机有着重大的应用价值。把碳纤维、钢纤维等这类热电组分添加到水泥浆当中,就能够制作出具有热电效应的水泥基复合材料,这种材料在建筑工程领域的余热回收以及空调制冷等方面都能够得到应用。
Wen 对碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的热电效应进行了深入系统的研究。研究发现,当纤维的掺入量为 1wt% 的时候,碳纤维水泥基材料的 Seebeck 系数是 5.5μV/k。Zuo 等人对碳纳米管/碳纤维水泥基复合材料的热电效应进行了研究。当把碳纳米管和碳纤维一起掺入到水泥浆中时,碳纳米管/碳纤维水泥基复合材料的 Seebeck 系数达到了 23.5μV/k。
李伟华等人希望能够提高水泥基材料的热电性能。他们采用水热合成法制备了纳米 MnO2 粉末,并且把这种粉末作为热电组分掺入到水泥浆当中,然后研究了不同掺入量的情况下水泥基复合材料的热电性能和原理。研究结果显示:水泥基复合材料的 Seebeck 系数会随着纳米 MnO2 粉末掺入量的增加而增大。当纳米 MnO2 粉末的掺入量为水泥质量的 5.0% 的时候,水泥基材料的 Seebeck 系数非常高,达到了 3300.0μV/k,这个数值大约是碳纤维水泥基材料的 30 倍。