记者从合肥工业大学获悉, 该校科研人员开创性地采用熔体处理法调控热电材料凝固微观组织, 实现了此类材料热电转换效能的大幅度提升, 且为批量, 快捷生产高性能热电材料开辟了新路径. 其系列研究成果日前相继发表在国际知名期刊《纳米能源》上.
热电材料是一类可实现热能和电能相互转化的功能材料, 既可以利用工业, 生活余热或自然热进行温差发电, 也可以实现热电制冷, 且其热电转换过程无需专门机械, 具有无震动噪声, 绿色零排放等优势, 已成为各国能源与环境战略的关注热点. 优异的热电材料应具备高的赛贝克系数和电导率, 以及低的热导率; 因三种性能参数内在相互制约, 若优化其一种性能, 则影响其他性能, 故热电转换效率难以显著提高.
合肥工大材料科学与工程学院祖方遒教授及其团队, 基于液态物质状态改变的长期基础研究积累, 开创了熔体处理法制备热电材料, 藉以调控凝固微观组织, 显著降低热导率的同时, 也显著提高赛贝克系数, 而电导率基本不受损失, 实现了电学性能与热学性能的协同优化.
研究表明, 运用该原创性方法, 可使得铋—锑—碲P型 (正电荷) 半导体热电转换效率 (ZT值) 提高27% , 更使得铋—碲—硒N型 (负电荷) 半导体ZT值处于该类热电材料当今最高水平. 同时, 该方法可通过凝固手段而直接获得块材, 克服了以往通常需要复杂制备加后续处理之方法的低效弊端, 对推进热电材料的工业生产及广泛应用具有重要意义.
