一個研究團隊已經成功改良一種普通半導體材料的熱電性能高達90%，開啟了通向更加清潔、能效更高的汽車排氣系統(tǒng)、發(fā)電廠和太陽能技術的可能性。
研究團隊應用了高級納米技術來改進P型half-Heusler，一種常規(guī)的大型半導體化合物的相關熱電表現。
起初，研究者們通過一個叫做弧熔化的過程打造合金錠。然后這些錠由球研磨機磨成非常精致的納米級粉末。然后使用一個叫做熱軋的的高壓冶煉過程來將納米級粉末制成固體形態(tài)。
研究者們實施了傳輸性能測量方法和微觀結構研究來測定產出材料的傳導能力和結構性能。結果顯示該材料具有更高的將熱轉化成電伏的能力。這是由其熱電優(yōu)值的增加指示的。
之前，half-Heusler記錄在案的熱電優(yōu)值的峰值是700攝氏度下的0.5。該過程有效的將該材料同等溫度下的優(yōu)值增加到0.8。
研究者們解釋說熱電優(yōu)值的改進得益于更低的熱傳導率，而這又是由材料中晶粒界限和缺陷的增強聲子散射造成的。
此外，該材料也具有更高的熱電能力，這是由其高Seebeck系數表征的。
團隊成員，波士頓學院物理研究員Yan Xiao認為，優(yōu)值的戲劇性增加可能成為更清潔的汽車排期系統(tǒng)、發(fā)電廠和能效更高的太陽能技術發(fā)展的關鍵。
而且，據報道應用在這一過程的該材料的配置技術比傳統(tǒng)的技術節(jié)約時間和成本。
“這種方法成本更低而且能夠被應用于更大規(guī)模的生產。”研究團隊成員之一波士頓學院物理學教授Ren Zhifeng指出。
“這代表了存在一種機會使用合理的成本來改善熱電材料的性能。”他補充說。
目前，波士頓學院和麻省理工學院的研究者們尋求在熱軋過程中防止晶粒增長，這也正是half-Huesler熱傳導率仍然較高的原因。
“當晶粒的平均大小達到100納米以下時，熱傳導率會更低，熱電性能會更好。”Ren先生解釋說。
研究團隊的成員還來自麻省理工學院、克萊姆森大學和弗吉尼亞大學。
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