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大約15年前,研究人員開始開發新的方法來解決視zTA = 1限制熱電性能。 所有這些方法的背景是解耦的電子和熱傳輸。 換句話說,我們如何能使材料有大塞貝克電壓,同時大型電子電導率和低導熱系數? 一些東西,是無法對傳統材料如Bi 2 TE 3 a
第一范式的聲子玻璃電子晶體。 這種方法結合了良好的電子性質的晶體與導熱系數低的玻璃。 一個晶體(如Bi 2 TE 3 )( figA 3 aa )有一個完美的原子有序排列,而在一個玻璃最近的鄰居有一個定義良好的安排但沒有訂購的原子尺度上長的長度。 這種缺乏長期訂購意味著眼鏡最低熱導率的所有已知材料。 不幸的是,他們有可憐的電子屬性一個
晶體,相反,支持好的電子導電,但經常有大熱導率。 所以,通過創建一個材料和玻璃和晶體性能、優異的熱性能可以達到。 當然,簡單的材料,如Bi 2 TE 3 ,不會是玻璃和水晶。 然而,化學和結構復雜的材料被發現含有兩個屬性就表明了這skutterudites和包合物( figA 3 b、c )。 在這些材料,一個共價網絡(電子晶體)是優化提供良好的電子性質,而晶格電導率保持低的沉重的松散的極佳的離子(聲子玻璃)。 這導致實質性的提高品質因數與值以zTA = 1.5被實現了
FigA 3 c - I型英航 8 GA 16 通用電氣 30 包合物的結構包括一個共價ga通用網絡與英航 2 + 離子(紅色/紫色球體)震動過大的籠子里第二大進步來自一個理論預測,可以實現大塞貝克系數在納米材料。 這些都是復合材料,納米材料的區域是嵌入在材料B( figA 4 )。 塞貝克系數的增加來自電子結構的變化當維數降低的物質。 這個概念被證明在仔細地種植量子點超薄薄膜但已經發現很難轉化為散裝材料。 然而,幸運的是,大量的接口在納米材料是非常有效的減少晶格熱導率。 這是由于晶格振動行為像海浪在固體。 波的傳播與波長短于nanodomains的大小不受影響但波相似的lengthA分布非常有效。 正是這個原因導致大量降低熱導率。
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