Plasticidad en el material termoeléctrico monocristalino Mg3Bi2

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• Los materiales termoeléctricos de última generación suelen ser semiconductores inorgánicos con una plasticidad limitada.
• La unión covalente direccional en estos materiales restringe la deformación por tracción, a menudo por debajo del 5% a temperatura ambiente.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de deformación plástica y las propiedades termoeléctricas del bismuturo de magnesio monocristalino (Mg3Bi2).
• Explorar el potencial del Mg3Bi2 como material termoeléctrico dúctil.

Principales métodos:

• Caracterización experimental de la deformación plástica utilizando la banda de deslizamiento y la identificación de la dislocación.
• Análisis de la unión química para determinar las energías de deslizamiento de la barrera.
• Medición del factor de potencia termoeléctrica y la cifra de mérito en el Mg3Bi2 dopado con telurio.

Principales resultados:

• El Mg3Bi2 monocristalino demuestra una deformación de tracción sin precedentes a temperatura ambiente de hasta el 100% a lo largo del plano (0001) (plano ab).
• El análisis microscópico reveló el deslizamiento de dislocación como el mecanismo principal para la deformación plástica, facilitado por múltiples sistemas de deslizamiento de baja barrera.
• La unión dinámica continua impidió la escisión del plano atómico, lo que permitió una gran deformación plástica.
• El Mg3Bi2 dopado con telurio logró un factor de potencia de ~ 55 μW/cm/K2 y una cifra de mérito de ~ 0,65 a temperatura ambiente a lo largo del plano ab.

Conclusiones:

• Mg3Bi2 exhibe una excepcional ductilidad a temperatura ambiente, que excede significativamente a los materiales termoeléctricos tradicionales y a algunos metales.
• Los sistemas únicos de unión y deslizamiento en Mg3Bi2 son responsables de sus notables capacidades de deformación plástica.
• El Mg3Bi2 es un candidato prometedor para los generadores termoeléctricos dúctiles de próxima generación y los dispositivos de refrigeración.