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效率紀錄神奇突破！溫差發(fā)電關(guān)鍵指標翻倍，有望解鎖廣闊應(yīng)用
效率紀錄神奇突破！溫差發(fā)電關(guān)鍵指標翻倍，有望解鎖廣闊應(yīng)用。支由奧地利維也納工業(yè)大學(xué) Ernst Bauer 教授領(lǐng)銜的研究團隊，實現(xiàn)了溫差發(fā)電材料的關(guān)鍵性能指標——熱電優(yōu)值系數(shù)（ZT 值）的翻倍：他們開發(fā)的熱電材料具有高達 5 到 6 的熱電優(yōu)值系數(shù)，而之前最好的材料一般也只有大約 2.5 到 2.8。
2019-12-03查看詳情
n型高性能類金剛石結(jié)構(gòu)熱電材料研究獲進展
近年來，隨著一些熱電輸運新效應(yīng)和新機制的提出和發(fā)展，許多新的高性能熱電材料體系也相繼被發(fā)現(xiàn)。其中，類金剛石結(jié)構(gòu)化合物由金剛石結(jié)構(gòu)衍生而來，由于構(gòu)成元素的原子半徑和化學(xué)價態(tài)不同，材料的晶格發(fā)生扭曲，從金剛石的立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉橇⒎浇Y(jié)構(gòu)。類金剛石結(jié)構(gòu)化合物的本征低熱導(dǎo)率和可調(diào)控的電學(xué)性能使其有望成為優(yōu)異的熱電材料。自2009年，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所熱電研究團隊首次報道四元化合物Cu2CdSnSe4和Cu2ZnSnSe4的熱電性能之后，類金剛石結(jié)構(gòu)化合物獲得了熱電研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。迄今為止，已經(jīng)有20余種類金剛石結(jié)構(gòu)化合物的熱電性能被報道，其中多種p型材料的熱電優(yōu)值高于1，與傳統(tǒng)熱電材料相媲美。然而，n型類金剛石結(jié)構(gòu)化合物的熱電優(yōu)值普遍偏低，這限制了高效類金剛石結(jié)構(gòu)化合物熱電器件的開發(fā)。近日，上海硅酸鹽所副研究員仇鵬飛，研究員史迅、陳立東與上海大學(xué)教授楊炯等合作，發(fā)現(xiàn)了一種具有本征極低晶格熱導(dǎo)率和電學(xué)性能可調(diào)控的高性能n型類金剛石結(jié)構(gòu)化合物AgInSe2。在900K時，AgInSe2基化合物的最高熱電優(yōu)值達到1.1，與目前已報道的最好的CuGaTe2、CuInTe2等p型類金剛石結(jié)構(gòu)化...
2019-05-28查看詳情
中科院張永勝團隊：熱電材料低熱導(dǎo)率研究取得進展！
近日，中國科學(xué)院合肥科學(xué)研究院固體物理研究所物質(zhì)計算科學(xué)研究室研究員張永勝課題組在熱電材料低熱導(dǎo)率研究中取得新進展。熱電材料可以實現(xiàn)熱能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)換效率可以用無量綱的ZT值來衡量，ZT=S2sT/κ，其中S、s和κ分別代表塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。ZT值越大，熱電轉(zhuǎn)換效率越高。目前報道的熱電材料轉(zhuǎn)換效率較低，尋找具有較低熱導(dǎo)率的材料是提高熱電材料轉(zhuǎn)換效率的一個重要方法。熱導(dǎo)率與表征材料非簡諧性參數(shù)(格林愛森常數(shù)γ)的關(guān)系為：中科院張永勝團隊：熱電材料低熱導(dǎo)率研究取得進展！γ越大，熱導(dǎo)率越低。礦石材料由于具有很低的熱導(dǎo)率且價格低廉，而受到科研人員廣泛關(guān)注，其中兩種同構(gòu)同型的礦石材料CuBiS2和CuSbS2的實驗測量熱導(dǎo)率值差別很大，室溫下CuBiS2的熱導(dǎo)率(0.5W/mK)僅為CuSbS2(1.5W/mK)的1/3，因此探索影響材料低熱導(dǎo)率的物理機制對設(shè)計和尋找新材料具有重要意義。據(jù)此，張永勝課題組采用密度泛函理論方法，研究了CuBiS2相對于CuSbS2具有較低熱導(dǎo)率的物理機制。研究表明，CuBiS2和CuSbS2中的Bi和Sb原子都含有孤對電子，而孤對電子會導(dǎo)致...
2019-05-28查看詳情
俄羅斯研發(fā)出熱電轉(zhuǎn)換新材料
俄羅斯國家研究型大學(xué)“莫斯科鋼鐵學(xué)院”能效中心研發(fā)出熱電轉(zhuǎn)換新型材料，由于材料具有非常高的品質(zhì)因數(shù)，可作航天器長期供電用電池。此項成果發(fā)表在 Journal of Materials Chemistry A科學(xué)雜志上。在原理上，所研發(fā)的熱電轉(zhuǎn)換材料是由兩類具有不同性能的原子組成，嚴格固定在晶體晶格節(jié)點上原子和自由震蕩原子。其中，固定原子保證材料的高導(dǎo)電率，震蕩原子與晶格之間的結(jié)合鍵能弱，具有散熱性，可大大降低材料的導(dǎo)熱性。在材料學(xué)上，所制備的材料為金屬間化合物（兩種或兩種以上金屬的化合物），其晶格結(jié)構(gòu)上具有空穴，在不破壞晶格結(jié)構(gòu)的前提下采用“做客”原子填充空穴，可獲得不同材料之間的性能“搭配”。如果材料的導(dǎo)電性高，且導(dǎo)熱性弱，材料的關(guān)鍵技術(shù)指標——熱電品質(zhì)因數(shù)（熱電轉(zhuǎn)換效果）則高。莫斯科鋼鐵學(xué)院能效中心所選用的原料為方鈷礦材料，其成分為銻與鈷的金屬間化合物（CoSb3），當表面溫度差達到400-500℃時，所研發(fā)材料的品質(zhì)因數(shù)最大，達到1.4（作為參考，已知的熱電轉(zhuǎn)換材料碲化鉍，當溫度差為100-150℃時其品質(zhì)因子達到最大，為1.2）。為在銻-鈷金屬系中獲得更高的品質(zhì)因數(shù)，該中心嘗試...
2019-05-28查看詳情
室溫下的熱電發(fā)電：為時不遠？
背景對于智能硬件、可穿戴電子設(shè)備、智能手機等電子產(chǎn)品來說，電池似乎成為了關(guān)鍵瓶頸：續(xù)航時間短、需要反復(fù)充電等問題都嚴重影響著用戶體驗。為了解決上述問題，除了改善電池本身性能之外，還有一種辦法就是：采用新的能量采集和供應(yīng)方式。之前，筆者介紹過“自供電”技術(shù)。在眾多實現(xiàn)自供電方案的方法中，有一種就是：溫差（Thermoelectric）發(fā)電，也稱為“熱電”發(fā)電。首先，讓我們來簡單認識一下溫差電效應(yīng)。它是指在特殊材料中，由于溫度差異而產(chǎn)生電壓的過程。一般來說，材料的一端較熱，另外一端較冷時，電荷載體就會從熱的一端向冷的一端移動，形成電動勢，從而產(chǎn)生電壓。這種材料只需要低于一攝氏度的溫差，就能產(chǎn)生檢測得到的電壓。溫差電效應(yīng)是由于不同種類固體的相互接觸而發(fā)生的熱電現(xiàn)象。它主要有三種效應(yīng)：塞貝克（Seebeck）效應(yīng)、帕爾貼（Peltier）效應(yīng)與湯姆遜（Thomson）效應(yīng)。為了讓大家更容易理解今天要介紹的創(chuàng)新成果，重點介紹一下塞貝克效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)（Seebeck effect）又稱作第一熱電效應(yīng)，是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。一般規(guī)定熱電勢方向為...
2019-05-28查看詳情

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