Термоелектрика: грубо обрађивање | нпг азијски материјали

Термоелектрика: грубо обрађивање | нпг азијски материјали

Anonim

Субјекти

  • Термоелектричари

Груби интерфејси могу бити кључни за побољшање термоелектричних својстава нанизатора језгра бизмут / телур.

Термоелектрични материјали претварају градијент температуре у напон. Међутим, већина термоелектричара је сувише неефикасна за широку практичну примену. Ипак, могућност да ови материјали могу корисно да убаце топлотни отпад, какав је онај који настају моторима сагоревања, чини побољшање њихове ефикасности важном тежњом у науци о материјалима. Тим научника који је водио Вооиоунг Лее са Универзитета Ионсеи у Кореји 1 сада је показао да је усаглашавање интерфејса можда ефикасан начин да се побољшају термоелектрична својства језгра / љуске нановирес.

У идеалном термоелектричном набоју лако се проводи од вруће до хладне, док је топлотна проводљивост мала. Однос између ових количина садржан је у термоелектричној „вредности заслуга“.

Како и електрони и вибрациони таласи у решетки, познати као фонони, доприносе топлотној проводљивости материјала, Ли и његови колеге покушали су да подигну термоелектричну вредност материјала потискивањем проводљивости фонона без нарушавања електричне проводљивости. То се може постићи додавањем недостатака или наноструктурирањем материјала како би се направио мањи од путање фононске средње вредности - типична удаљеност коју фонон пређе пре него што се разбацује.

Лее и његов тим комбиновали су оба ова трика да би смањили топлотну проводљивост обећавајућег термоелектричног материјала који се састоји од језгре бизнутовог наночера пресвученог шкољком теларија. Тим је синтетизовао жице хлађењем тек припремљених нанизатора за бизмут са течним азотом, а затим их прекривањем телуријем помоћу технике прскања, дајући језгру / шкољку структуру са глатким сучељем. Такође су припремили жице без корака хлађења, што је резултирало грубим интерфејсом.

Након испитивања низа језгра / љускица нановоди од 160–460 нм у глаткој и грубој верзији, истраживачи су приметили два тренда: најуже жице су имале најнижу топлотну проводљивост, а жице са грубим интерфејсима имале су нижу топлотну проводљивост од оне са глатким сучељима - у неким случајевима чак и по фактор пет.

Image

Сл. 1: Нанововоде са језгром бизмутом смјештене у љусци телуруса имају побољшана термоелектрична својства када је сучеље између језгре и љуске окрутно ометајући проток фонона, али не и електрона.

Према Лее-ју, усавршавање интерфејса између бизмут-а и телур-а смањује топлотну проводљивост фона знатно више од електронске топлотне проводљивости (види слику). "Општи ефекат је повећавање термоелектричне вредности", каже Лее.

Аутори

Овај истраживачки врхунац одобрио је аутор оригиналног чланка, а све емпиријске податке у њему пружио је наведени аутор.