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黄金城最新网站667722:低维能量转换材料与器件课题组在高性能热电材料方面取得新进展

添加时间:2022-03-07 08:40:14  浏览次数: 次

  近日,黄金城最新网站667722低维能量转换材料课题组在中温区热电材料研究方面取得新进展。相关工作“Improving electrical and thermal properties synchronously via introducing CsPbBr3 QDs into higher manganese silicides”发表在Journal of Materials Science & Technology(2022, 111, 279-286),博士生王晴为论文第一作者,李志亮博士和王淑芳教授为共同通讯作者。

  高锰硅(HMS)作为一种P型中温热电材料,由于其具有优异的机械性能、优良的化学和热稳定性,组成元素环境友好、产量丰富、廉价无毒等特点,在过去的几十年里受到人们的广泛关注。HMS具有较高的导电性和塞贝克系数,功率因子(PF)高达1.50×10-3 W·m-1K-2,电学性能较好。然而,HMS较高的热导率导致其zT值相对较低。作者通过在基体中引入纳米弥散相,在不显著改变其它参数的情况下,大幅度降低晶格热导率,有效的提高了热电性能。此项工作通过热注入法合成了尺寸均匀的CsPbBr3量子点,并将其嵌入至HMS块体中。由于元素掺杂和能量过滤效应的协同作用,PF值在823 K时达到1.71×10-3 W·m-1K-2,相较于纯相HMS提高了约14%。其晶格热导率由2.56 W·m-1K-1下降到1.99 W·m-1K-1(~22%),这是由于Cs掺杂和富Pb的CsPbBr3量子点和Pb量子点弥散相产生强烈的声子散射。CsPbBr3 QDs/HMS复合材料的最高zT值可达到0.57(823 K),较纯相HMS提高近36%。研究结果表明引入亚稳态量子点是一种协同优化电、声输运性能的有效方法,对其它热电材料也具有一定的指导意义。

 

  以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金和河北大学高层次人才引进经费等项目的资助。

 
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.09.010
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