記者從合肥工業大學獲悉, 該校科研人員開創性地採用熔體處理法調控熱電材料凝固微觀組織, 實現了此類材料熱電轉換效能的大幅度提升, 且為批量, 快捷生產高性能熱電材料開闢了新路徑. 其系列研究成果日前相繼發表在國際知名期刊《納米能源》上.
熱電材料是一類可實現熱能和電能相互轉化的功能材料, 既可以利用工業, 生活餘熱或自然熱進行溫差發電, 也可以實現熱電製冷, 且其熱電轉換過程無需專門機械, 具有無震動雜訊, 綠色零排放等優勢, 已成為各國能源與環境戰略的關注熱點. 優異的熱電材料應具備高的賽貝克係數和電導率, 以及低的熱導率; 因三種性能參數內在相互制約, 若優化其一種性能, 則影響其他性能, 故熱電轉換效率難以顯著提高.
合肥工大材料科學與工程學院祖方遒教授及其團隊, 基於液態物質狀態改變的長期基礎研究積累, 開創了熔體處理法製備熱電材料, 藉以調控凝固微觀組織, 顯著降低熱導率的同時, 也顯著提高賽貝克係數, 而電導率基本不受損失, 實現了電學性能與熱學性能的協同優化.
研究表明, 運用該原創性方法, 可使得鉍—銻—碲P型 (正電荷) 半導體熱電轉換效率 (ZT值) 提高27% , 更使得鉍—碲—硒N型 (負電荷) 半導體ZT值處於該類熱電材料當今最高水平. 同時, 該方法可通過凝固手段而直接獲得塊材, 克服了以往通常需要複雜製備加後續處理之方法的低效弊端, 對推進熱電材料的工業生產及廣泛應用具有重要意義.
