全新热电材料“非同一般” 未来应用或发生改变
原创
2021-04-21 15:27 星期三
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,热电技术可以直接将热量转化为电能,并为各种各样的项目提供动力——从美国宇航局(NASA)目前探索火星的“毅力号”探测器到旅行中可以冰镇饮料的冷却器。

有鉴于此,美国克莱姆森大学(Clemson University)的一位物理学家与来自中国和丹麦的合作者联合创造了一种新的、可能改变模式的高性能热电化合物。

材料的原子结构,即原子在空间和时间中的排列方式,决定了材料的性质。通常情况下,固体是结晶体或无定形的。在晶体中,原子是有序且对称的,而非晶质材料的原子是随机分布的。

克莱姆森大学领导的国际团队就创造了一种新的混合化合物,其中晶体和非晶态物质交织在一起,形成了独一无二的晶——非晶二元结构。该研究成果也于近期被刊登在了著名科学期刊《焦耳》杂志上。

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“我们的材料是一种独特的混合原子结构,一半是晶体,一半是非晶的,”研究人员表示,“如果你有一个独特或特殊的原子结构,你会期望看到非常不寻常的性质,因为性质会遵循结构。”

研究人员通过有意用周期表上同族但原子尺寸不同的不同元素来共同创造他们的混合材料。在这里,他们利用硫和碲之间以及铜和银之间的原子尺寸不匹配,创造了一种新的化合物(Cu1-xAgx)2(Te1-ySy)。

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在这种化合物中,晶态和非晶态子板块交织在一起,形成了独一无二的晶态二元性。这种新化合物表现出了优异的热电性能。虽然这一发现目前还不能直接影响应用,但它很可能在未来带来更好的热电技术。

“这种新材料性能很好,但更重要的是它是如何达到这种性能水平的,”研究人员指出,“传统上,热电材料是晶体。我们的材料不是纯晶体,我们证明了我们可以用一种新的原子结构的材料达到同样的性能水平。”

研究人员预计,这种新材料将在10到20年内开始影响应用。

“它们肯定能做一些目前热电材料做不到的事情,但不是现在,”他说。“然而,这项研究的未来是光明的。”他们补充说。

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