近室溫高熱電性能材料研究獲重要進展

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近日，中國科學院高能物理研究所中國散裂中子源數據分析團隊與合作者在熱電領域取得重要進展，他們利用中子散射技術以及理論計算探究了α-MgAgSb反常低熱導率機制。相關成果發表于《應用物理評論》。

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近室溫熱電材料α-MgAgSb超低雙通道熱導率。受訪者供圖

熱電材料因能夠實現熱能和電能的相互轉換，在溫差熱發電和固態制冷等領域具有巨大的應用市場。基于α-MgAgSb的近室溫熱電材料在500K左右具有高達~1.4的ZT值，在300K溫差下能夠達到~9.25%的能量轉化效率，成為重要的近室溫高熱電性能材料。

研究人員利用第一性原理計算和中子散射實驗對聲子的測量，發現除了傳統的粒子性聲子傳播對晶格熱導的貢獻外，波動性聲子相干貢獻的晶格熱導也非常重要，在300K時其貢獻可以高達~30%。通過分子動力學模擬，他們揭示了α-MgAgSb的多元化學鍵導致了化合物內部存在“部分晶態-部分液體”的混合狀態，這會強烈地散射載熱聲子，最終產生極低的晶格熱導。

上述研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、泰山學者特聘專家基金的支持。