Un nuevo material con una estructura cristalina compuesta que causa una conductividad térmica ultrabaja y propiedades...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• Física de la materia condensada

Sus antecedentes:

• Los materiales termoeléctricos convierten el calor en electricidad y viceversa.
• El desarrollo de materiales con alta eficiencia (figura de mérito) y baja conductividad térmica es crucial para las aplicaciones de energía.
• Los materiales termoeléctricos existentes a menudo se enfrentan a limitaciones en el rendimiento o la estabilidad a altas temperaturas.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar un nuevo material termoeléctrico, Tl2Ag12Te7+δ.
• Investigar las propiedades estructurales, electrónicas y termoeléctricas de este nuevo compuesto.
• Evaluar su potencial para la conversión eficiente de energía termoeléctrica.

Principales métodos:

• Síntesis convencional de reacciones en estado sólido.
• Difracción de rayos X para la determinación de la estructura cristalina (refinamiento de grupos de superespacio).
• Cálculos electrónicos de la estructura mediante el paquete WIEN2k.
• Mediciones de las propiedades físicas (conductividad térmica, propiedades termoeléctricas).

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito un nuevo material termoeléctrico Tl2Ag12Te7+δ.
• El material exhibe una conductividad térmica ultra baja de ~ 0,25 W m-1 K-1.
• Se logró una alta cifra de mérito (ZT) de hasta 1,1 en 525 K.
• La estructura cristalina es un compuesto de un marco Tl2Ag12Te6 y cadenas lineales de Te.
• Los cálculos de la estructura electrónica indicaron el comportamiento semiconductor o metálico dependiendo del contenido de Te, con mediciones que confirmaron las propiedades semiconductoras.

Conclusiones:

• Tl2Ag12Te7+δ es un prometedor material termoeléctrico de última generación.
• Su estructura compuesta única y su conductividad térmica ultra baja contribuyen a un excelente rendimiento termoeléctrico a temperaturas elevadas.
• Este descubrimiento abre nuevas vías para el diseño de materiales termoeléctricos eficientes para la recuperación de calor residual y la generación de energía.