1研究背景
随着纳米科技的飞速发展,纳米材料因其独特的物理化学性质而备受关注。然而,纳米材料在热稳定性、产量以及应用范围等方面存在的局限性,限制了其在热电领域的广泛应用。热电材料能够将热能直接转换为电能,这一转换过程无需复杂的机械部件,因此在能源转换和制冷技术中具有巨大的应用潜力。然而,传统的热电材料在性能上存在瓶颈,迫切需要新的策略来提升其热电性能。近年来,亚纳米材料因其尺寸依赖性的独特性能,成为材料科学研究的新热点。本研究正是在这样的背景下,探索了碳60亚纳米团簇在全热电复合材料中的应用,以期突破传统热电材料的性能限制。
2成果简介
在这项研究中,研究人员成功构建了系列热电复合材料,通过将高稳定性的商业碳60或碳70亚纳米团簇与经典的热电材料相结合。研究发现,亚纳米团簇作为第二相材料,可以通过界面电荷转移优化载流子浓度,同时显著提高载流子迁移率。此外,碳60由于其扭曲的化学键和亚纳米孔洞,展现出超低的热导率,而界面热阻进一步抑制了声子传输。特别是,0.15摩尔%的碳60/铋锑碲3(BST)复合材料在373 K时实现了约1.6的超高ZT值,展现出约7.4%的优秀热电转换效率和约73 K的巨大制冷性能。这项工作不仅展示了亚纳米材料在热电领域的应用潜力,也为电子器件、热管理和富勒烯化学等其他领域提供了新的研究思路。
3图文导读
4小结
文献:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120540
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