通讯作者为葛振华、冯晶、何佳清、赵立东,既能够将任意形式的热能直接转换为电能, 图1:天然矿石的结构表征,结果证明复合宏观尺度的绝缘第二相能够通过抑制铜离子的长程迁移并构筑分压电路有效改善铜基超离子导体材料的电稳定性,该策略目前被证明是具有一定普适性的,制冷方面可以赋能消费电子领域(芯片制冷)等,绿色高效的热电材料可以实现能源的多元化以及多级利用,利用micro-CT通过叠加轴向切片重新构建了矿石样品的三维成分分布,这是在长时间的高温高压矿化过程中形成的, 要点三:研究了绝缘石英网络优化辉铜矿电稳定性的机制 作者表征了天然矿物的电稳定性,大多数研究仍集中于人工合成的热电材料,间接帮助矿石获得高电导率,天然矿物中还存在少量的辉铋矿,宏观的石英网络结构嵌套在辉铜矿基体中,imToken官网, 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,硫化铜材料具有超离子导体的特性,结果如图1所示,最终这种天然混合矿石在973 K时获得了1.3的ZT值。
此外,该结果优于大部分天然矿石材料以及部分优化后的人工合成样品,借鉴于天然矿石中复杂成分和微观结构对载流子、声子以及铜离子输运的优化作用。
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,该策略有望进一步推广在其它超离子导体材料中应用,在石英网络中也观察到了辉铜矿纳米颗粒,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,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,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,同时,同时借鉴矿物的成分和结构总结出宏观绝缘阻挡层对超离子导体材料电稳定性提升的机制, 该工作得到了国家自然科学基金(52162029)基金,因此,具有稳定、可靠、无活动部件、不受天气状况的影响等优点,发电方面可实现极端环境下的供电(美国好奇号火星车上应用了同位素热发电电池(RTG)来供电)等, 要点二:揭示了天然矿石具有高热电性能的原因 对常规热电材料而言,保证了矿石材料在高温电场条件下的稳定性。
表明天然矿物中存在多尺度的载流子传输通道,论文第一作者为葛振华,但对材料热电性能也会带来不利影响, 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,天然矿石高温电稳定性更佳的原因,同时还能够通过削弱离子迁移对载流子传输的散射作用提升超离子导体在高温下的电导率,调节载流子浓度以及增强声子散射是协同优化其热电性能的关键因素,