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新的方法來解決視限制熱電性能解耦的電子和熱
閱讀：67 發(fā)布時(shí)間：2024-5-6大約15年前,研究人員開始開發(fā)新的方法來解決視zTA = 1限制熱電性能。 所有這些方法的背景是解耦的電子和熱傳輸。 換句話說,我們?nèi)绾文苁共牧嫌写笕惪穗妷?同時(shí)大型電子電導(dǎo)率和低導(dǎo)熱系數(shù)? 一些東西,是無法對(duì)傳統(tǒng)材料如Bi 2 TE 3 a
第一范式的聲子玻璃電子晶體。 這種方法結(jié)合了良好的電子性質(zhì)的晶體與導(dǎo)熱系數(shù)低的玻璃。 一個(gè)晶體(如Bi 2 TE 3 )( figA 3 aa )有一個(gè)的原子有序排列,而在一個(gè)玻璃最近的鄰居有一個(gè)定義良好的安排但沒有訂購的原子尺度上長的長度。 這種缺乏長期訂購意味著眼鏡熱導(dǎo)率的所有已知材料。 不幸的是,他們有可憐的電子屬性一個(gè)
晶體,相反,支持好的電子導(dǎo)電,但經(jīng)常有大熱導(dǎo)率。 所以,通過創(chuàng)建一個(gè)材料和玻璃和晶體性能、優(yōu)異的熱性能可以達(dá)到。 當(dāng)然,簡單的材料,如Bi 2 TE 3 ,不會(huì)是玻璃和水晶。 然而,化學(xué)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的材料被發(fā)現(xiàn)含有兩個(gè)屬性就表明了這skutterudites和包合物( figA 3 b、c )。 在這些材料,一個(gè)共價(jià)網(wǎng)絡(luò)(電子晶體)是優(yōu)化提供良好的電子性質(zhì),而晶格電導(dǎo)率保持低的沉重的松散的的離子(聲子玻璃)。 這導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的提高品質(zhì)因數(shù)與值以zTA = 1.5被實(shí)現(xiàn)了
FigA 3 c - I型英航 8 GA 16 通用電氣 30 包合物的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)共價(jià)ga通用網(wǎng)絡(luò)與英航 2 + 離子(紅色/紫色球體)震動(dòng)過大的籠子里第二大進(jìn)步來自一個(gè)理論預(yù)測(cè),可以實(shí)現(xiàn)大塞貝克系數(shù)在納米材料。 這些都是復(fù)合材料,納米材料的區(qū)域是嵌入在材料B( figA 4 )。 塞貝克系數(shù)的增加來自電子結(jié)構(gòu)的變化當(dāng)維數(shù)降低的物質(zhì)。 這個(gè)概念被證明在仔細(xì)地種植量子點(diǎn)超薄薄膜但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很難轉(zhuǎn)化為散裝材料。 然而,幸運(yùn)的是,大量的接口在納米材料是非常有效的減少晶格熱導(dǎo)率。 這是由于晶格振動(dòng)行為像海浪在固體。 波的傳播與波長短于nanodomains的大小不受影響但波相似的lengthA分布非常有效。 正是這個(gè)原因?qū)е麓罅拷档蜔釋?dǎo)率。