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1B. C. Sales and D. Mandrus, Solid State Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831, USA. R. K. Williams, Metals and Ceramics Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831, USA.
Science (New York, N.Y.)
|May 31, 1996
まとめ
新しい熱電気材料 (RM4X12) は,上部材料に匹敵する800 Kで1に近いメリット (ZT) を達成します. 最適化により,ZT値が1.4になる可能性があり,熱電学的アプリケーションの有望な新しい道を提供している.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 固体物理 固体物理学
- 無機化学 無機化学とは
背景:
- 熱電気材料は熱を電気に変換し,廃棄熱の回収と固体冷却に不可欠です.
- 既存の熱電材料は,効率 (メリット数,ZT) と動作温度において多くの場合制限に直面しています.
- RM4X12級の材料は,強化された熱電性特性を探求するための新しい構造的枠組みを提供します.
研究 の 目的:
- 一般的な式RM4X12.2を持つ新しいクラスの三元半導体を合成し,特徴づけること.
- 高温下におけるこれらの新材料の熱電気的メリット (ZT) を評価する.
- これらの材料を最適化して,より高いZT値を達成する可能性を調査する.
主な方法:
- 一般式RM4X12の三次半導体の合成,R (ランタン,セリウム,プラセオジム,ネオジム,ヨーロッパウム),M (鉄,ルテニウム,オスミウム),X (リン,アルゼン,アンチモン) の変化を含む.
- 熱力,電気抵抗性,熱伝導性を含む熱電学的性質を測定し,800ケルビンでのメリット (ZT) を決定する.
- ZTの改良を調査するために,合金による構成調整,特にCeFe4-xCoxSb12とLaFe4-xCoxSb12システム (0 < x < 4) で,ZTの改善を調査する.
主要な成果:
- 合成されたRM4X12材料は,Kelvin800で1に近い熱電性値 (ZT) を示しています.
- この達成されたZT値は,完全な最適化なしに,これまで報告された最高の熱電気材料と競合しています.
- 計算分析により,このクラス内の最適化された材料は,ZT値1.4に達すると予測されています.
- CeFe4-xCoxSb12やLaFe4-xCoxSb12などの合金には特に高いZT値が示された.
結論:
- RM4X12三元半導体は,効率的な熱電気材料の探求における重要な進歩を表しています.
- これらの材料は,次世代の熱電器の開発に新しい有望なアプローチを提供します.
- RM4X12システムのさらなる最適化は,優れた熱電性能を達成するための大きな可能性を秘めています.