【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員秦曉英課題組在熱電材料性能研究方面取得新進(jìn)展，通過(guò)Ag、In合金化在p型贗立方結(jié)構(gòu)的CuGaTe2材料中引入多組元疇結(jié)構(gòu)，抑制材料中聲子輸運(yùn)的同時(shí)顯著增強(qiáng)其熱電勢(shì)，進(jìn)而在大幅降低熱導(dǎo)率的同時(shí)保持較高的功率因子，終其熱電性能獲得大幅提升，ZT=1.64@873K，為該體系已報(bào)道值。相關(guān)結(jié)果在線發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)雜志上。
 

　　以熱電材料為核心部件的熱電器件可以將熱能和電能進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換，無(wú)需運(yùn)動(dòng)部件，不產(chǎn)生噪音污染，也不排放任何有毒或溫室氣體。黃銅礦結(jié)構(gòu)的材料體系CuGaTe2等由于其較高的功率因子而備受關(guān)注，但是其固有的較高的晶格熱導(dǎo)率限制了該體系熱電性能的進(jìn)一步提升。
 

　　針對(duì)該材料體系，并基于前期研究基礎(chǔ)，科研人員通過(guò)在CuGaTe2中引入等電子元素In和Ag，制備出具有復(fù)雜的納米尺寸應(yīng)變疇結(jié)構(gòu)的多組元合金化合物體系Cu1-xAgxGa0.4In0.6Te2 (0≤x≤0.4)。納米尺度的多組元疇結(jié)構(gòu)引起了強(qiáng)烈的聲子散射 (如圖1，2)，使得優(yōu)化的化合物體系熱導(dǎo)率大幅下降，例如：在300K時(shí)的熱導(dǎo)率從基體化合物CuGaTe2的6.1 W·m-1·K-1下降到x =0.4樣品的1.5 W·m-1·K-1，如圖3。終，優(yōu)化的黃銅礦樣品Cu0.7Ag0.3Ga0.4In0.6Te2具有優(yōu)異的熱電性能，ZT達(dá)到該體系已報(bào)道值1.64 (873K，如圖1)，在300-873K溫度區(qū)間的平均ZT達(dá)到0.73，優(yōu)化后的黃銅礦化合物的ZT值和溫度(300-873K)區(qū)間平均值分別比純相CuGaTe2的ZT值提升了約37%和35%，表明在這種黃銅礦化合物中，由等電子元素合金化以及納米尺度的疇結(jié)構(gòu)可以有效地抑制熱導(dǎo)率并顯著提高其熱電性能。相關(guān)工作也為后續(xù)通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建提高其他相關(guān)材料體系的熱電性能提供了重要參考。
 

　　該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金的支持。