InfoMat:相复合设计提升热电材料性能优值和力学性能

近年来,热电技术作为一种清洁环保,无污染的能源转化途径得到了根本性的发展,其衍生的热电器件也在生物、电子、太空等领域被广泛应用。其原理是利用温度梯度产生对应的电势差(亦或在电流定向流动的方向产生温度梯度),从而实现热与电能的持续转换。当前的研究工作主要集中在通过调控热电材料中电子和声子的输运性质来优化其“优值”,实现最优的能量转化效率。然而,大多数现有的热电材料只能在特定的温度区间工作,并且其本征的优值难以进一步提高。因此通过材料复合的方法突破单一热电材料的局限,产生“室温-高温”适用的热电体系具有积极的意义。

近日,澳大利亚卧龙岗大学的王晓临教授课题组在InfoMat上在线发表了通讯文章“Ultrahigh figure-of-merit of Cu2Se incorporated with carbon coated boron nanoparticles”。该文章设计了硒化亚铜(一种传统高温热电材料)与碳包覆纳米硼一种新型的复合体系合体系,大幅度提高了中低温热电优值,使其在中低温区也有着理想的热电性能 。计算显示在500K的温差下,这种复合热电材料的能量转化效率为14.49%,同时第二相的引入改进了其基体材料的化学稳定性和力学性能, 使得 碳包覆纳米硼的Cu2Se复合体系显示了大的应用前景。通过有效的相复合设计以提升热电材料性能优值和力学性已成为进一步提高热电性能的一个重要途径。相关工作在线发表在InfoMat(DOI: 10.1002/inf2.12006)上。

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