Alto rendimiento termoeléctrico logrado en Nb_0.8Ti_0.2FeSb mediante ingeniería de defectos multiescala impulsada por...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales; Física del Estado Sólido; Termoelectricidad

Sus antecedentes:

• Las aleaciones de NbFeSb de tipo Heusler medio poseen buenas propiedades eléctricas y mecánicas, pero están limitadas por una alta conductividad térmica de la red.; Reducir la conductividad térmica en estas aleaciones es un desafío debido a los requisitos de procesamiento a alta temperatura para microestructuras complejas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para crear microestructuras jerárquicas en aleaciones de NbFeSb para reducir la conductividad térmica.; Investigar el impacto de estas microestructuras en las propiedades termoeléctricas y mecánicas.

Principales métodos:

• Incorporación de PbI₂ durante la molienda de bolas de Nb_0.8Ti_0.2FeSb.; Sublimación de PbI₂ durante el sinterizado a alta temperatura para formar estructuras jerárquicas.; Caracterización de microestructuras, conductividad térmica, conductividad eléctrica, factor de potencia y propiedades mecánicas.

Principales resultados:

• Se formaron estructuras jerárquicas que incluyen nanofases de PbI₂, estructuras de poros@Pb de núcleo-cáscara, porosidad multiescala y vacantes de Fe.; La conductividad térmica de la red se redujo en un 32% a 3,34 W m^-1 K^-1 a 973 K debido a la dispersión de fonones de espectro completo y al ablandamiento de la red.; El factor de potencia alcanzó 52,7 µW cm^-1 K^-2 (zT ~ 1) con una conductividad eléctrica mejorada.; La resistencia a la compresión aumentó un 38% a 1132 MPa y la microdureza alcanzó 950 HV.

Conclusiones:

• Los compuestos sublimables crean eficazmente arquitecturas jerárquicas en termoeléctricos de alta temperatura.; Este enfoque mejora simultáneamente la eficiencia termoeléctrica y la robustez mecánica.; El método desarrollado ofrece una vía para materiales termoeléctricos avanzados.