纳米孪晶高熵半导体

Ma, Zheng; Luo, Yubo; Dong, Jinfeng; Liu, Yukun; Zhang, Dan; Wang, Li Li; Li, Chengjun; Wei, Yingchao; Jiang, Qinghui; Li, Xin; Yin, Huabing; Dravid, Vinayak P.; Zhang, Qiang; Chen, Shaoping; Yan, Qingyu; Yang, Junyou; Kanatzidis, Mercouri G.

纳米孪晶高熵半导体

热电机械同优

通过纳米孪晶与高构型熵协同，该材料在保持高热电性能的同时显著提升力学强度，解决了传统热电材料脆性难题。

Ma, Zheng · 罗裕波 · Dong, Jinfeng · Liu, Yukun · 张旦 · Wang, Li Li · 李承军 · Wei, Yingchao · 姜庆辉 · 李欣 · 阴化冰 · Dravid, Vinayak P. · 张强 · Chen, Shaoping · Yan, Qingyu · 杨君友 · Kanatzidis, Mercouri G.

Advanced Materials 2024

参数信息

热电优值: 2.46
平均热电优值: 1.54
弯曲强度: 82 MPa
维氏硬度: 210 HV

技术优势

热电优值大幅提升

致密的共格孪晶界有效散射声子，显著降低晶格热导率，使ZT在750 K达到约2.46，平均ZT约1.54。

力学强度显著增强

共格孪晶界钉扎位错，且高构型熵引起化学短程无序，使材料弯曲强度达82 MPa，维氏硬度210 HV，克服脆性难题。

应用场景

废热回收：利用其高ZT和力学强度，可在高温废热环境中稳定工作，实现高效热电转换。
温差发电：兼具高热电性能与机械强度，可制备耐用型温差发电器件，提升发电效率与寿命。
热电冷却：高平均ZT有利于宽温域制冷，力学增强使其在热循环中不易开裂，提高可靠性。
高熵合金：利用高熵效应降低层错能，促进纳米孪晶形成，为高熵热电材料设计提供新思路。