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李敬锋课题组在热电材料制备工艺与微纳结构调控研究方面取得进展

        7月8日,李敬锋教授课题组在《先进材料》(Advanced Materials)上在线发表了题为“熔融离心(Bi,Sb)2Te3: 微纳结构调控提升热电性能(Melt-centrifuged (Bi,Sb)2Te3: engineering microstructure towards high thermoelectric efficiency) ”的研究论文。这项工作不仅开发了一种全新的熔融离心工艺,成功实现了热电材料微纳结构的跨尺度调控,而且理论和实验演示了位错陈列对碲化铋基热电材料的热导率和热电性能的重要影响。

         热电材料与器件是近年来能源材料领域的研究热点,其中具有较高热电优值的BiSbTe材料在固态电子制冷和低中温废热发电等领域有着几乎不可替代的应用,如何进一步提升其热电性能一直备受关注。李敬锋教授课题组与美国西北大学材料系Jeffrey Snyder教授课题组合作开发了一种固液相共存熔融离心工艺,成功在BiSbTe热电材料中引入了大量位错阵列和微孔。微孔和位错显著降低了热电材料的热导率,相比传统区熔铸锭,晶格热导率降低60%,从而显著提高了热电性能。系统的Debye模型分析表明微孔和位错对热导率降低的贡献各占50%。


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图固液熔融离心工艺引入微孔和位错阵列有效降低热导率,明显提升热电优值


        此次论文第一作者为材料学院2013级博士生潘瑜,通讯作者为龙虎押注技巧稳赢李敬锋教授,美国西北大学材料学院Jeffrey Snyder教授以及西北大学博士后Umut Aydemir。该工作得到了国家自然科学基金委科学中心项目、973项目和国家留学基金委等项目的支持。李敬锋教授课题组一直关注碲化铋等商用热电材料的结构调控和性能提升机理研究,在点缺陷、纳米复合结构调控以及织构化工艺等方面发表了一系列论文(AFM2013、JMCC2015、NPG Asia Mater 2016、Adv Sci 2017)。

        文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201802016

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