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铋基津特耳材料或将成为热电材料中的新一代王者
发布:kittyll   时间:2017/11/30 10:10:45   阅读:1322 
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最新发现:美国休斯敦大学研究员带领的一个国际团队报告了他们的最新发现——关于铋基津特耳相的热电性能,这将会产生一种新型的热电材料。

新材料是无毒性的,并且可以在500℃-600℃间使用,或者在大约在1000℃使用。这个试验结果发表在美国国家科学院院刊上,引起很大的反响。

热电材料原理

热电材料产生电流,是通过热电子流从较热区域向较冷区域的流动来产生的;热电材料并不新鲜,很早已经应用在海底和航空航天领域。然而,目前使用的材料转化效率较低,使这种清洁能源的推广应用受到了限制,这种将热量转化为电流的材料转换效率相对较低,是由效率系数或津特耳确定的。

铋基津特耳化合物

>>>>1. 命名

津特耳复合物这种材料,被认为是热电材料的潜在替代者。这种材料以德国化学家爱德华•津特耳的名字命名,正是爱德华•津特耳发明了金属和非金属化合物这个概念。

>>>>2. 问题依然存在

但是,休斯顿大学的MD Anderson 首席物理教授,也是这篇论文的主要作者的Zhifeng Ren说道,铋基津特耳化合物还没有被广泛的研究,津特耳材料是潜在的热电材料,但是往往被忽略,主要是因为它不能有效地将热量转换为电流。

研究人员还在论文里阐述了这种新材料(Eu0.5Yb0.5)1-xCaxMg2Bi2,在600℃时,其效率系数是1.3,比锑基津特耳化合物的效率系数高。

休斯顿大学德克萨斯超导电性中心的主要研究者Ren说道,一般热电材料的转换效率是10%左右,目前,单一热电材料的最高效率大约是12%。

这些研究人员写道,未来这种新型的具有高热电性能的铋基津特耳相将会是一种良好的热电材料替代者。

>>>>3. 如何解决不足

在这篇论文中,他们认为带状设计的使用和多应变场波动可以提高这种材料的效率系数。这个津特耳值是已经发现的CaAl2Si2基结构里最高的,尤其比现在最流行的锑基津特耳化合物要高得多。他们在论文里写道,我们确定化学混乱对价带没有影响,但是却影响了导电带,产生了良好的P型横电波性能。

译者:边草
译自:sic
来源:《机械工程材料》微信公众号
 
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