涡流-条形晶粒CoSb₃热电材料

单相双填充方钴矿最高ZT

一种具有涡流和条形晶粒结构的n型填充方钴矿，通过独特显微组织实现载流子输运与声子散射的协同优化。

刘志愿 · Yang, Ting · Wang, Yonggui · Xuefeng, Ruan · Jin, Chuangui · 夏爱林

Journal of the European Ceramic Society 2023

具体参数

平均热电优值

{'zh': '1.4', 'en': '1.4'}

技术优势

平均ZT创纪录

650–850 K平均ZT=1.4，是单相双填充方钴矿中最高值，意味着在典型中温废热场景下热电转换效率显著优于同类材料。

晶格热导率极低

涡流与条形晶粒结构强烈散射声子，有效抑制热输运，在850 K附近晶格热导率可低至0.2 W·m⁻¹·K⁻¹左右。

高Seebeck系数

纳米尺度位错增强载流子能量过滤效应，在保持载流子输运通道的同时维持高Seebeck系数，避免电导率和Seebeck系数此消彼长。

应用场景

• 热电发电：在650–850 K中温区直接利用温差发电，替代传统的基于Bi₂Te₃或PbTe的中温段模块。
• 废热回收：回收工业窑炉、汽车尾气等中温余热，在高温端600–800 K实现高效热电转换。
• 固态制冷：作为n型方钴矿与p型搭配，构建固态制冷模块，可工作于室温至中温区间。
• 空间电源：方钴矿的高温稳定性与抗辐射能力使其成为同位素温差电池热电转换候选材料。