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《科学报告》:深入研究晶体缺陷和热电效率的关系,推动开发更高效热电材料

CHEN

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将废热能转化为电能是解决能源问题的方法之一,热电材料,凭借其低成本清洁发电的特性,成为了这一领域研究的核心。

如果热电材料要应用于钢铁厂和运输等截然不同的领域,就需要具备在高温和低温条件下运行的特性。在这方面,由于优异的热电效率、机械强度和耐久性,半赫斯勒镍基合金(half-Heusler Ni-based alloys)目前备受关注。

尽管人们花了很多精力来了解和改进这些特殊的合金,但很难解释为什么其拥有这么高的转换效率。一些理论认为,材料晶体结构中的缺陷增加了其导热性,进而提高了其转换效率。然而,缺陷周围的晶体结构和它们的具体贡献任然是个谜。

在最近发表于《科学报告》(Scientific Reports)上的一项研究中,来自日本和土耳其的研究团队试图回答这个问题。他们的研究将理论分析和实验分析相结合,采用了NiZrSn合金的大尺度晶体结构模拟和x射线吸收精细结构(XAFS)光谱。

利用这些技术,研究小组首先计算了一个额外的镍原子(缺陷)对NiZrSn晶体排列的结构影响。然后,他们通过不同类型的XAFS测量验证了理论预测。

这项研究的结果对推进热电技术至关重要。研究人员“希望结果将有助于开发一种以控制缺陷原子周围的应变为中心的策略,这推动设计出新的更好的热电材料。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41598-020-76554-9


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