裴豔中課題組在《Joule》發文揭示比玻璃更絕熱的新材料用於熱電...

2021-01-13 同濟大學新聞網

裴豔中課題組在《Joule》發文揭示比玻璃更絕熱的新材料用於熱電能源轉換

來源：材料科學與工程學院   時間：2017-10-09  瀏覽：

      熱電能源轉換材料通過熱流直接驅動電荷定向移動實現熱能發電，是清潔能源技術的典型代表。為有效維持電荷定向遷移的驅動力，熱電材料應具有低熱導率即良好的絕熱性能、以及良好的導電能力，因此熱電材料多為半導體材料。晶胞結構複雜性及化學鍵強弱是評估材料晶格熱導率（原子振動引起的熱導率）的經驗性手段。
      材料學院裴豔中教授課題組利用元胞中原子數目衡量材料晶體結構的複雜度、利用聲音傳播速度表徵材料的化學鍵強，從而得出聲學波截止頻率是開發具有特定晶格熱導率材料的定量指導依據。據此，該研究團隊著重研究新型半導體熱電材料Ag9GaSe6，利用其複雜晶體結構及Ag離子的高遷移特性，在該材料中實現了極低的聲學波截止頻率（僅為0.5THz）。該聲學波截止頻率為目前已知半導體材料中最低值之一；所獲得的材料晶格熱導率僅為0.15 W/m-K，與木頭相當、約是玻璃的1/5，是已知緻密固體材料中最低值之一、僅為空氣熱導率的三倍。作為一類新型熱電材料，Ag9GaSe6憑藉其極低的晶格熱導率在800 K時熱電優質高達1.5，媲美於現有高性能熱電材料。

      本研究提出聲學支截止頻率設計材料晶格熱導率的觀點，不僅可以實現快速評估材料晶格熱導率，而且為新型熱電材料、保溫材料及高熱導率材料等熱功能材料的研究和設計開發提供了新思路。
      近日，該研究工作以「High thermoelectric performance of Ag9GaSe6 enabled by low cut-off frequency of acoustic phonons」為標題在能源領域新雜誌《Joule》上在線發表。該期刊是權威學術出版社Cell最新發行的關於能源研究的姐妹刊物。
      原文連結：High thermoelectric performance of Ag9GaSe6 enabled by low cut-off frequency of acoustic phonons.http://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(17)30079-X.
      更多該課題組研究進展可見：http://web.tongji.edu.cn/~yanzhongpei/publications.html

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