近期，外圍買球app十大平臺祖方遒教授及其科研團隊，基于液態(tài)合金狀態(tài)改變開創(chuàng)性地采用熔體處理法調(diào)控熱電材料凝固微觀組織，實現(xiàn)了此類材料熱電轉(zhuǎn)換效能的大幅度提升，且為批量、快捷生產(chǎn)高性能熱電材料開辟了新路徑。
熱電材料是一類可實現(xiàn)熱能和電能相互轉(zhuǎn)化的功能材料，既可以利用工業(yè)、生活余熱或自然熱進行溫差發(fā)電，也可以實現(xiàn)熱電制冷，且其熱電轉(zhuǎn)換過程無需專門機械，具有無震動噪聲、綠色零排放等優(yōu)勢，已成為各國能源與環(huán)境戰(zhàn)略的關(guān)注熱點。然而，目前熱電材料能量轉(zhuǎn)換效率仍較低，且制備加工工藝復雜，制約了其廣泛應用。
據(jù)介紹，優(yōu)異的熱電材料應具備高的賽貝克系數(shù)和電導率，以及低的熱導率；因三種性能參數(shù)內(nèi)在相互制約，若優(yōu)化其一種性能，則易惡化其它性能，故熱電轉(zhuǎn)換效率難以顯著提高。祖方遒教授及其團隊，基于液態(tài)物質(zhì)狀態(tài)改變的長期基礎(chǔ)研究積累，開創(chuàng)了熔體處理法制備熱電材料，籍以調(diào)控凝固微觀組織，顯著降低熱導率的同時，也顯著提高賽貝克系數(shù)，而電導率基本不受損失，實現(xiàn)了電學性能與熱學性能的協(xié)同優(yōu)化。他們在與國內(nèi)、德國及澳洲有關(guān)科研機構(gòu)開展的合作中，還利用多種現(xiàn)代分析手段，探索了不同尺度微觀結(jié)構(gòu)對聲子散射、載流子濃度、遷移率等作用和物理機制。
研究表明，運用該原創(chuàng)性方法，可使得鉍-銻-碲P型（正電荷）半導體熱電轉(zhuǎn)換效率(ZT值)提高27%，更使得鉍-碲-硒N型（負電荷）半導體ZT值處于該類熱電材料當今最高水平。同時，該方法可通過凝固手段而直接獲得塊材，克服了以往通常需要復雜制備加后續(xù)處理之方法的低效弊端，對推進熱電材料的工業(yè)生產(chǎn)及廣泛應用具有重要意義。
能源材料領(lǐng)域國際著名期刊Nano Energy《納米能源》（影響因子12.343）今年相繼刊載了祖方遒教授團隊該方面研究成果的2篇論文（分別涉及P型及N型半導體熱電合金），十大正規(guī)外圍平臺排名為第一通訊單位，外圍買球app十大平臺博士生余愿、朱彬分別為第一作者。該期刊給出了“制備超高性能熱電材料的一項重大方法創(chuàng)新”(A great methodological innovation for preparing ultrahigh TE performance materials)等成果亮點（Highlights）。該系列研究成果還分別發(fā)表在Intermetallics、Materials & Design、Journal of Materials Science、Scientific Reports、ScriptaMaterialia、ACS Applied Materials & Interfaces等材料領(lǐng)域知名期刊。該研究得到了國家自然科學基金委及科技部973計劃資助，并與德國亞琛工業(yè)大學物理研究所、杜塞爾多夫馬普鋼鐵研究所、澳大利亞南昆士蘭大學材料中心、南方科技大學結(jié)構(gòu)中心等國內(nèi)外機構(gòu)開展了合作。
相關(guān)鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517306389
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517303038
https://www.researchgate.net/profile/Fq_Zu/contributions
圖1 熔體處理法（LSM）及定向凝固參數(shù)對N型BiTeSe熱電合金結(jié)晶取向性作用
圖2LSM法對凝固態(tài)N型塊體BiTeSe合金熱學和電學性能的協(xié)同作用
及其熱電轉(zhuǎn)換效率與其它方法的比較（本案為該類熱電材料當今最高水平）
圖3 LSM法引發(fā)凝固后處理P型BiTeSb合金高密度孿晶界及其顯著提高ZT值作用
