Der thermoelektrische Umwandlungsmaterial Wärmeenergie und elektrische Energie direkt Umwandlung hat wichtige Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt besondere Kraft / Wärme-Flow-Management, Wärme / Kraft-Wärme- Kopplung und tragbare Kühltechnik. Thermoelektrische Eigenschaften der dimensionslosen Gütezahl (ZT = S2σ T / κ) realisiert werden kann gekennzeichnet muss durch hohe Wirkungsgrad Leistungsfaktor S2σ Material so weit wie möglich zu verbessern und die thermische Leitfähigkeit κ zu minimieren. vor kurzem, um SnSe SnTe und anderen Arten von umweltfreundlichen neuen thermoelektrischen Materialien, Ningbo Institut für Werkstofftechnik und Maschinenbau, chinesische Akademie der fortgeschrittenen Fertigungs Das Team optoelektronischer Funktionsmaterialien und -geräte ist eng in Theorie und Experiment integriert und hat eine Reihe von Forschungsarbeiten zur Regulation thermoelektrischer Eigenschaften durchgeführt.
Im Jahr 2014 hat das neue thermoelektrische Material SnSe, das von der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit (0,3 W) -1K-1Dementsprechend) und der aktuelle Wert maximal ZT (2.6), jedoch fanden die Forscher heraus, dass die nachfolgende Leistung des thermoelektrischen Materials SnSe weit und schlechte Reproduzierbarkeit variieren., Das Niveau der Mannschaft ein Dampfphasenverfahren entwickelt, ein qualitativ hochwertiges Einzel Vorbereitung SnSe Kristall und führte relevante Messungen an seinem intrinsischen Ladungsträgertransport, Phononentransport und Phasenübergang durch Es wurde festgestellt, dass die intrinsische Wärmeleitfähigkeit des SnSe-Einkristalls bei Raumtemperatur 2,0 W beträgt. -1K-1, reduziert auf 0,55 W bei 773K -1K-1Diese Studie stellt eine Phasenwechselträgerkonzentration vor und nach SnSe, der Variation der Mobilität, effektiver Masse, und Deformationspotential Konstanten mit der Temperatur, und ein einzelne Band parabolisches Modell beschrieben intrinsischen Geeignete Trägertransport SnSe Verhalten, was auf SnSes Leistungskontrollideen und eine vernünftige Vorhersage der SnSe-optimierten thermoelektrischen Leistung hindeutet, Verwandte Forschungsergebnisse veröffentlicht in ACS Energy Lett.
Bandgap-Engineering ist ein effektiver Weg, um die elektrischen Eigenschaften von thermoelektrischen Materialien zu regulieren. In früheren Arbeiten, das Team wurde durch einen ‚entartet Valenzband‘ und ‚Resonanz-Ebene‘ Zwei Arten von Energieprojekten mit einem Mechanismus thermoelektrischen Eigenschaften SnTe Optimierung zu erreichen, und klar in geringen Konzentrationen und die Menge an Mg, Mn, Cd und Hg, oder dergleichen mit zwei Arten von Regulationsmechanismus wird Synergie die thermoelektrische Leistung erreicht verbessern SnTe größeren Temperaturbereich. das Team durch Heiß codotiert werden die Studie in-Hg SnTe codotiert Proben bestätigten die beiden Regulationsmechanismen synergistisch erheblich die Seebeck-Koeffizienten verbessert. weitere Studien zeigten, dass die Temperatur Band-Resonanzpegelsteuerung und die Synergie wird schrittweise in eine kompetitive Wirkung steigt. Herstellung von Die Designkonnotation der thermoelektrischen Material-Energie-Band-Technik wurde weiter bereichert.Versprechende Forschungsergebnisse wurden auf J. Materiomics veröffentlicht.
Design ist eine wirksame Art und Weise der Regulierung des Phononen Transportmaterials. Das Team zwischen einer geringen Menge an Na MoS2-Schichten, insbesondere in dem geschichteten Material des thermoelektrischen Materials eingeführt wird, die Wärmeleitfähigkeit des Gitters eine signifikante Reduktion in der Forschung zu erreichen, dass, interkalierten MoS Na 2Die Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit des Gitters im Wesentlichen in zwei Aspekten, ist einer der Phononfrequenz zu verringern, und die zweite ist die lokale Phonon Frequenzzweig zu erhöhen. Na interkalierten MoS 2Nach den anharmonischen niedrigen Phonon-Wechselwirkungen verstärkt, sondern fügt auch mehr Kanäle Phononenstreuung, so dass die Lebensdauer Phonon 1-2 Größenordnung reduziert. Diese Studie ist ähnlich die Regelung der thermischen Leitfähigkeit des thermoelektrischen Materials mit einer Tiefe zu schaffen, Verständnis und machbare Ideen, relevante Forschungsergebnisse wurden auf J. Phys. Chem. C veröffentlicht.
Die Studie wurde von der National Zirankexue Fund Kommission finanziert, der Staat die wichtigsten F & E-Programme, Zhejiang Province Outstanding Youth Fund, Zirankexue Zhejiang Ningbo Science and Technology Innovation Fund und das andere Team.
Abbildung 1. SnSe-Einkristallpräparation und thermoelektrischer Wert
Abbildung 2. Erhöhter Seebeck-Koeffizient in In & Hg-dotiertem SnTe
Abbildung 3. Gitter-Wärmeleitfähigkeit von Na-interkaliertem MoS2
