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应用案例 | 方钴矿热电性能研究
方钴矿热电性能研究
四方晶型方钴矿材料(Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3因其高的电子迁移率以及塞贝克系数，很有潜力成为具有较高ZT值的高性能热电材料。这类材料中，未填充的CoSb3基方钴矿由于固有的高热导率会降低ZT值，往往不被看好。然而，这类材料内部往往包含一些空穴，我们可以利用这些空穴，将一些低配位的离子（一般来说是稀土离子）插入。从而在材料内部产生一些晶格声子散射源来改变材料热导率，在不降低材料电导率的同时来降低热导率。这就使得这类材料表现得像PGEC（声子玻璃，电子晶体）。这种想法的提出是为了提升材料的ZT值，途径分为两部分：负责热导的声子部分需要表现得跟玻璃类似（高的声子散射率——降低热导率），而负责电导的电子部分则需要表现得与晶体类似（很低的散射率——维持高的电导率）。
La0.9CoFe3Sb12晶格热导率以及热电ZT值
我们研究了550°C以内，引入纳米粒子层到La0.9CoFe3Sb12对其热导率的影响。计算热导率时所用的比热容是由DSC 404F1 Pegasus测得。用Wiedemann-Franz关系计算了电子热导率，并用总热导率与其相减，得到了晶格热导率。
在452°C时，材料ZT值达到峰值，并且，在掺有5%质量分数的纳米复合材料时，材料的ZT值得到最大的提升，比没有掺杂的对照样提升了15%左右。结果表明，纳米复合材料的引入，能够优化方钴矿类热电材料，在一个较宽的温度范围内，降低热导率，提升ZT值。
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