Mejora de las propiedades termoeléctricas de los calogenuros de alta entropía mediante distorsión estructural local y...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Química

Sus antecedentes:

• Los materiales de alta entropía ofrecen propiedades ajustables para aplicaciones termoeléctricas.
• El control de la estructura local es clave para superar el intercambio de transporte de electrones y fonones.
• El telururo de plomo (PbTe) es un material termoeléctrico de referencia con limitaciones.

Objetivo del estudio:

• Investigar las estructuras locales y de largo alcance de los calogenuros de alta entropía AgMnPbSbTe4 y AgMnGePbSbTe5.
• Comprender cómo las distorsiones estructurales locales y la unión química influyen en las propiedades termoeléctricas.
• Optimizar los materiales de alta entropía para mejorar la cifra de mérito termoeléctrico (ZT).

Principales métodos:

• La dispersión total de neutrones en el tiempo de vuelo.
• Simulaciones avanzadas en múltiples escalas.
• Análisis de la función de distribución de pares.

Principales resultados:

• Los calogenuros de alta entropía exhiben un desorden de cationes de largo alcance y un orden de corto alcance.
• Se observaron distorsiones locales significativas y un enlace químico alterado (iónico a covalente-iónico) en comparación con el PbTe.
• AgMnGePbSbTe5 mostró un aumento de tres veces en la conductividad eléctrica y una reducción de la conductividad térmica de la celosía.
• Se logró una ZT máxima de 1,66 para AgMnGePbSbTe5 a 750 K.

Conclusiones:

• El control estructural local y la evolución de la unión química son críticos para los materiales termoeléctricos de alta entropía.
• La estrategia proporciona información sobre los mecanismos de baja conductividad térmica en estos materiales.
• Este trabajo permite el diseño racional de la próxima generación de materiales termoeléctricos de alto rendimiento.