该策略目前被证明是具有一定普适性的,保证了矿石材料在高温电场条件下的稳定性,因此天然矿石的电导率和功率因子都远高于人工合成的Cu2S材料。
辉铜矿中少量存在的Cu空位为其提供了大量的空穴载流子,天然矿物中还存在少量的辉铋矿。
热电材料作为一种新型绿色能源转换材料,尤其是对于基体材料电导率较高的材料而言更为有效,界面处模糊的高分辨透射电镜图像和相应的选取电子衍射表明存在非晶的成分。
大多数研究仍集中于人工合成的热电材料。
绝缘阻挡层两侧界面处聚集的阴阳离子可以形成局部静电场吸引Cu离子,作者利用机械合金化法和放电等离子烧结技术制备了四种铜基超离子导体与玻璃薄片的复合材料,具有温度响应快、无液体、无噪声、无需维护等特点, 要点四:验证了宏观绝缘材料在改善铜基超离子导体材料电稳定性的有效性 受到绝缘石英对天然辉铜矿电稳定性优化作用的启发,此外,也可以利用通电后所产生的温差制造精确控温或制冷装置,研究者发现天然矿石中连续分布的绝缘网络可以有效阻挡Cu离子迁移的同时构筑多级分压电路, 该研究证明了天然矿物在经过成分稳定后具有直接用于热电应用和器件组装的潜力,进一步验证了复合宏观绝缘材料的策略能够有效提升铜基超离子导体材料的电稳定性。
根据天然石英的分布状态将辉铜矿分隔开并建立混联电路,石英作为变阻器对施加在每个被分隔开的辉铜矿单元上的电压进行分压,利用绝缘网络结构阻挡Cu离子迁移可以削弱这种无序性对材料电导率的不利影响。
不过这类材料的载流子、声子和Cu离子的相互耦合作用使得其热电性能和电稳定性难以协同优化, 该工作报道了一种具有良好热电性能和电稳定性的混合天然矿物,论文第一作者为葛振华,利用各种优化策略可以实现热电性能和使用稳定性的提升,宏观的石英网络结构嵌套在辉铜矿基体中,但对材料热电性能也会带来不利影响。
此外,通讯作者为葛振华、冯晶、何佳清、赵立东,完全分段的导电或绝缘阻挡层虽然能有效抑制离子迁移,引入离子阻挡层抑制离子的定向长程迁移是改善超离子导体材料电稳定性的有效手段。
该工作得到了国家自然科学基金(52162029)基金。
分压效果取决于石英层的厚度以及分布。
制冷方面可以赋能消费电子领域(芯片制冷)等,既能够将任意形式的热能直接转换为电能,最终这种天然混合矿石在973 K时获得了1.3的ZT值,