高性能散装热电器具有全规模的层次结构架构
Kanishka Biswas1, Jiaqing He, Ivan D Blum
1Department of Chemistry, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208, USA.
Nature
|September 22, 2012
概括
研究人员通过控制携带热的声子在多个长度尺度上的散射来增强热电材料. 这种全镜式方法实现了约2.2的优点 (ZT),超过了有效的废热回收所需的门.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 能源转换 能源转换
背景情况:
- 热电材料提供直接的热电转换,对于废热回收至关重要.
- 目前的材料受到低价值 (ZT) 的限制,阻碍了实际应用.
- 纳米结构通过降低导热率来改善ZT,但并不能完全分散所有热载体.
研究的目的:
- 在热电材料中研究热载声子在多个长度尺度上的散射.
- 通过优化中等尺度架构来提高热电性能.
- 达到超过2的关键值的功绩 (ZT) 值.
主要方法:
- 开发了一种全视波散射的方法,集成了原子,纳米和中等尺度的策略.
- 使用SrTe的内毒性纳米结构和通过粉末加工和PbTe的火花等离子体烧结的半导体结构.
- 控制的等级架构以分散具有长平均自由路径的声子.
主要成果:
- 通过在整合长度尺度上分散声子来实现格子导热率的最大降低.
- 在p型PbTe.中,在915凯尔文时显示出~2.2的记录值 (ZT) 值.
- 超过了所需的2的ZT值,这表明热电性能得到了显著改善.
结论:
- 在批量热电中优化声子散射,多层次的层次架构是必不可少的.
- 全镜式方法为开发高性能热电材料提供了一个可行的策略.
- 这一进步为大量废热的有效回收提供了一个现实的前景.
