上海光機所等在新型熱電材料探索方面取得進展
近期,中國科學院上海光學精密機械研究所與山東大學、常州大學及上海大學等單位的熱電材料研究小組合作,在合成超低熱導率的新材料方面取得新進展。研究人員利用陰陽離子協(xié)同剪裁,將籠式化合物與銻化物的結(jié)構(gòu)基元進行組合,打破傳統(tǒng)籠式化合物的固有結(jié)構(gòu)與比例,獲得具有“電子晶體-聲子玻璃”特性的新型類籠式化合物Ba23M10Ge10Sb25δ(M = Ga, In)。這一新體系的發(fā)現(xiàn)為新型熱電材料的定向設計提供重要依據(jù)。 熱電材料性能評價指標為熱電優(yōu)值ZT,ZT由Seebeck系數(shù)、電導率和熱導率決定。但是三個參數(shù)之間相互耦合,難以實現(xiàn)獨立調(diào)控。而本征熱導率低的材料具有明顯的優(yōu)勢,給性能優(yōu)化提供了先天條件,成為熱電材料研究的熱點。該課題組通過將籠合物與銻化物結(jié)合,利用籠狀框架中的“振子”Ba2+產(chǎn)生低頻振動,銻原子產(chǎn)生非簡諧振動,有效降低晶格熱導率。獲得的新化合物Ba23Ga10Ge10Sb25/具有類似玻璃的導熱特性,在323K下的晶格熱導率為0.2W.m-1.K-1,僅為經(jīng)典籠式化合物Ba8Ga16Ge30的1/4。 |