“声子液体”热电材料研究进展

热电转换技术利用半导体材料的塞贝克效应(Seebeck effect)和帕尔贴效应(Peltier effect)可实现热能与电能的直接相互转换,是一种清洁利用能源的有效方式.快离子导体一般应用于电池材料.本文论述了近期研究中采用快离子导体的基本特性来探索高性能热电材料的研究进展,详细介绍了快离子导体的两套亚点阵结构可有效优化材料的电热输运特性,从而实现热电材料的"横波阻尼效应";提出了"声子液体"新概念,为热电材料性能优化和新热电化合物的探索提供新的思路和方向.

热电材料β-Cu2-xSe热传导性能模拟研究

“声子液体”热电材料β-Cu2-xSe具有优异的热电转换效率,采用分子动力学模拟的方法研究其热传导性能,分析了类“液态”离子的扩散能力和材料导热性能的相关性,并探究了材料加工处理手段(掺杂和空位)对材料热传导性能的影响。结果表明:类“液态”离子扩散能力和导热系数存在极强的相关性,β-Cu2-xSe中Cu^+移动能力的增强会增加晶格的非简谐振动,从而强化了声子散射,导致材料导热系数的降低。掺杂和空位对“声子液体”热传导性能有不同的影响:材料内部存在空位时,Cu^+倾向于在晶格缺陷中移动,降低了与Se构成的固定亚晶格碰撞概率,造成声学支声子频率的下降,有效地降低了导热系数,提高了材料的热电转换效率;相比空位,掺杂对导热系数的影响不明显。