上海光机所、山东大学、常州大学及上海大学新型热电材料探索进展

上海光机所、山东大学、常州大学及上海大学新型热电材料探索进展
2018年08月01日 14:58 ChemBeanGo

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近期,上海光机所山东大学常州大学上海大学四家研究单位的热电材料研究小组合作,在合成超低热导率的新材料方面取得重要进展。研究人员利用阴阳离子协同剪裁,将笼式化合物与锑化物的结构基元进行组合,打破传统笼式化合物的固有结构与比例,获得具有“电子晶体-声子玻璃”特性的新型类笼式化合物Ba23M10Ge10Sb25-δ(M = Ga, In)。这一新体系的发现为新型热电材料的定向设计提供重要依据

热电材料性能评价指标为热电优值ZT,ZT由Seebeck系数、电导率和热导率决定。但是三个参数之间相互耦合,难以实现独立调控。而本征热导率低的材料具有明显的优势,给性能优化提供了先天条件,成为热电材料研究的热点。课题组通过将笼合物与锑化物结合,利用笼状框架中的“振子”Ba2+产生低频振动,锑原子产生非简谐振动,有效降低晶格热导率。获得的新化合物Ba23Ga10Ge10Sb25具有类似玻璃的导热特性,在323 K下的晶格热导率为0.2 W﹒m-1﹒K-1,仅为经典笼式化合物Ba8Ga16Ge30的1/4。

Ba8Ga16Ge30和Ba23M10Ge10Sb25的球棍结构图

(来源:Chemistry of Materials

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