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散裂中子源数据分析团队在热电领域取得重要进展
时间 : 2024-01-31     

近日,中国科学院高能物理研究所中国散裂中子源(CSNS)数据分析团队与合作者利用中子散射技术以及理论计算探究了α-MgAgSb反常低热导率机制,成果以《Crystal-liquid duality driven ultralow two-channel thermal conductivity in α-MgAgSb》为题发表在Applied Physics Reviews期刊。  

热电材料因能够实现热能和电能的相互转换,在温差热发电和固态制冷等领域具有巨大的应用市场。基于α-MgAgSb的近室温热电材料在500K左右具有高达~1.4的ZT值,在300K温差下能够达到~9.25%的能量转化效率,成为重要的近室温高热电性能材料。高能所CSNS数据分析团队与合作者利用第一性原理计算和中子散射实验对声子的测量,发现除了传统的粒子性声子传播对晶格热导的贡献外,波动性声子相干贡献的晶格热导也非常重要,在300K时其贡献可以高达~30%。通过分子动力学模拟,他们揭示了α-MgAgSb的多元化学键导致了化合物内部存在“部分晶态-部分液体”的混合状态,这会强烈地散射载热声子,最终产生极低的晶格热导。 

高能所CSNS数据分析团队李静玉博士和物理所李西阳博士为论文共同第一作者,CSNS数据分析团队的张俊荣研究员、刘鹏飞博士和物理所的王芳卫研究员作为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、泰山学者特聘专家基金的支持。 

相关工作链接:Crystal-liquid duality driven ultralow two-channel thermal conductivity in α-MgAgSb,Appl. Phys. Rev. 11, 011406 (2024).https://doi.org/10.1063/5.0173680

   
近室温热电材料α-MgAgSb超低双通道热导率