暑假期間，大波士頓地區的很多知名學者到台灣高等院校講學。麻省理工學院（MIT）教授、美國工程學院院士陳剛先生不久前應邀前往國立清華大學做學術報道，主題為「光分子和熱蒸發」。
陳剛教授指出，蒸發是存在於自然界中普遍的現象，然而我們對於蒸發的理解卻是相當的不足。
傳統上，蒸發被視為一種熱過程，然而最近研究顯示，光子可以直接在液-汽界面上移除水分子團簇，這種現象類似於光電效應，稱為光分子效應；這個效應在超過20個關於水凝膠和純水的實驗中被重新演示，此效應在自然界中普遍存在。
在演講中，陳剛教授著重於光分子效應及其實驗的證據，針對純熱蒸發（即便這本身是個誤稱）深入探討，因為蒸發不僅由溫度驅動，也藉由化學位能梯度驅動；基於新的動力學理論的熱蒸發模型顯示，當蒸發或凝結發生時，由於蒸氣在界面處與塊體區的熱焓值有著不匹配，將會在液-汽界面上產生內在的溫度差異；透過此模型，陳剛教授預測了一種新的液-汽界面冷卻效應，並解釋過去一些令人費解的實驗觀察和預測。
在美國大約有一半以上的能源最後都以熱能的形式溢散於大氣，例如重型機械和大型交通工具排出的廢熱。不過這種能源的浪費在MIT的熱電實驗室的研究下開始出現改變的曙光。
開發廢熱轉換新技術
由MIT工程系的教授陳剛和休士頓大學物理學系的教授任志鋒共同創辦GMZ Energy公司，推出一款新的熱電裝置TEG，它的功能是將運輸工具產生的廢熱轉換為電力，並將這些電力回饋給運輸工具本身使用。
據介紹，GMZ Energy成功製造出能夠產出200瓦的電力的TEG模組。這項計劃的目標是減少軍事成本，比如M2布雷德利裝步戰車在戰場上所耗費的每加崙燃料成本需要40美元，如果能夠組裝數個TEG模組提供1000瓦的電力，對於大型運載工具確實能夠減少不少能源。
據悉，GMZ Energy計劃在短期內將TEG應用到家用汽車和大眾運輸工具，改善5-25%的燃料效率。一個4平方公分的TEG熱電裝置可以提供7.2瓦的電力，如果把這樣一個熱電裝置裝在汽車排氣管的旁邊，轉換出的電力足以供應車內的電子設備，大大減輕車內發電機的負擔、減少燃料成本和對環境的排放污染。
熱電材料的原理是將熱能的溫度差轉換為電位差－即電壓。當熱能進入TEG的裝置頂部、穿過半導體材質來到溫度較低的底部，在溫差驅動下，在半導體中運動的電子便會製造出電位差提供電力。
熱電裝置的設計觀念可以追溯到1821年，起初被稱之為塞貝克效應（Seebeck effect）－湯瑪士塞貝克（Thomas Seebeck）發現在傳導物質（例如半導體）的一端加熱，會引起電子往相對低溫的一端移動，製造出電流。這個熱電效是可逆的，如果電流通過傳導物質，也會將熱能從溫度高的一端帶往溫度低的一端。
GMZ Energy在2011年開始製造TEG熱電裝置並商業化運作，他們選定一種具有強力晶體結構的合金材質（half-Heusler），可在高溫下保持良好的穩定性。TEG在裝置頂部和底部的設計分別能夠承受攝氏600度和100度的高溫。材質的效能取決於它須承載的溫度，所以你必須先看看你的熱能來源溫度會多高，再找尋符合這個耐熱區間的材料。
陳剛教授認為他們研發的熱電材料和技術已經成熟到足以商業化，做出各種更具潛力的應用。他們成立GMZ Energy希望廣為推廣。「但我們有點太天真了，熱電的市場很小，我們找不到具規模的買家。我們了解到光是販售材料是不夠的，我們需要發展一個完整的裝置。熱電不像光電池或其他電池，這個市場需要更成形的產品來刺激出更創新的發明。創造出更節約能源的科技。能夠將研究帶入真實世界，是我從事能源研究最大的動力和驕傲。」陳剛教授說。本報記者李強波士頓報道
國立清華大學陳剛學術報告的海報。
教授陳剛（中）和他的學生們在MIT實驗室。
