馮晶教授團隊在鉍系熱電材料領域取得研究進展

2020-12-01 昆明理工大學

近日，昆明理工大學馮晶教授團隊在鉍系熱電材料領域取得重要研究進展，相關工作成果發表在Chemical Engineering Journa和Nano Energy上，昆明理工大學是第一作者單位。兩篇論文的第一作者分別是2018級碩士研究生朱鈺可、2018級博士研究生郭俊。葛振華教授、馮晶教授為論文的通訊作者。

碲化鉍基熱電材料方面。研究通過將Ru微納米複合結構粉體添加至區熔法製備的商業碲化鉍中，實現了細晶強化，大幅提升了商業碲化鉍的力學性能，同時實現了多尺寸晶界對電子和聲子的散射，有效提升了塞貝克係數，降低了熱導率。最終在425 K取得ZT值0.93，相比純商業樣品提升了45%，並且表徵了單臂n型碲化鉍的熱電轉化效率，Ru複合樣品相比純商業樣品提升了91%。相關內容以題為Simultaneous Enhancement of Thermoelectric Performance and Mechanical Properties in Bi2Te3via Ru compositing的論文發表在化工領域頂級期刊Chemical Engineering Journal上。

硫化鉍基熱電材料方面。通過固相熔融法對硫化鉍進行溴化鉛摻雜，電傳輸性能得到顯著優化，同時由於基底中析出了兩種不同成分、不同結構的鉍基納米析出物，結合燒結過程中產生的納米孔隙，最終得到了一個較低的熱導率。結合優化的電傳輸性能和低的熱導率，在673K時ZT值達到了0.8，與碲化鉍材料接近。該材料優異的熱電性能為低成本、低毒的硫化鉍材料提供了潛在的應用前景。相關內容以題為High Thermoelectric Properties Realized in Earth-Abundant Bi2S3BulkviaCarrier Modulation and Multi-Nano-Precipitates Synergy發表在納米材料和能源材料頂級期刊Nano Energy上。

該項成果得到了國家自然科學基金項目資助。熱電材料是能夠實現電能和熱能直接相互轉化的新能源材料，在廢熱發電，半導體製冷和萬物聯網傳感方面有廣泛的應用前景。鉍系熱電材料是目前已經得到實際商業應用的傳統熱電材料，鉍系熱電材料方面的研究對於提升熱電器件效率和熱電材料產業化有積極的推動作用。

論文連結：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720325353

論文連結：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520308053?via%3Dihub

（供稿：材料科學與工程學院）

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