一级黄色网站在线视频看看,久久精品欧美一区二区三区 ,国产偷国产偷亚洲高清人乐享,jy和桃子为什么绝交,亚洲欧美成人网,久热九九

特別說明：本文由米測技術中心原創撰寫，旨在分享相關科研知識。因學識有限，難免有所疏漏和錯誤，請讀者批判性閱讀，也懇請大方之家批評指正。

原創丨彤心未泯（米測 技術中心）

編輯丨風云

自20世紀60年代以來，熱電發電機（TEG）由于具有系統結構簡單、長期穩定性和無振動運行等優點，一直為深空探測提供動力。近年來，TEG在廢熱回收方面表現出了巨大的潛力。其中，熱電界面材料（TEiM）對于熱電發電機的開發至關重要。

然而，TEiM的開發仍存在以下問題：

1、TEiM的可靠設計限制了TEG的商業應用

TEiM主要用于抑制元素擴散/化學反應并提高可焊接能力，同時保持TE材料和電極帶之間熱電傳輸的低能量損失，決定了TEG的性能穩定性。盡管熱電(TE)材料開發取得了突破，但TEiM的可靠設計限制了TEG的廣泛商業應用。

2、純金屬/合金TEiM存在性能穩定問題

TEiM的開發通常選擇幾種純金屬或合金作為潛在的TEiM候選者，然后制備由TEiM和TE材料組成的結結構，但存在性能穩定性問題。    

3、傳統的TEiM設計方法費時費力且成本高

TEiM的傳統選擇通常依賴于試錯實驗，需要合成、加工、高溫下的長期退火和性能表征，既費時又費錢。此外，設計TEiM和TE材料之間高度穩定的界面具有挑戰性，特別是對于目前有限的金屬種類而言。

有鑒于此，哈工大隋解和、劉紫航等人開發了一種基于密度泛函理論計算的相圖預測策略用于TEiM篩選。通過將相圖與潛在反應產物的電阻率和熔點相結合，作者發現半金屬MgCuSb是高性能MgAgSb的可靠TEiM。即使在553K下退火16天后，MgCuSb/MgAgSb結仍表現出低界面接觸電阻率（ρ_c<1 微歐平方厘米）。所制造的兩對MgAgSb/Mg_3.2Bi_1.5Sb_0.5模塊在300 K溫度梯度下表現出9.25%的高轉換效率。模塊性能的國際循環測試證實了本工作測量的可靠性。該策略可以應用于其他熱電材料，填補熱電模塊開發的重要空白。

技術方案：

1、闡明了理論計算的TEiM篩選策略

作者展示了MgAgSb的組合TEiM篩選策略的四個關鍵步驟，選擇MgNiSb和MgCuSb作為MgAgSb的兩種所需的穩定TEiM候選材料，通過實驗表明MgCuSb作為MgAgSb的TEiM是有利的。    

2、分析了MgAgSb/ MgCuSb復合材料的微觀結構分析

作者制造了MgAgSb/ MgCuSb復合材料，通過STEM和3D APT微觀結構分析表明MgCuSb與MgAgSb具有穩定的兩相平衡。

3、探究了MgCuSb/ MgAgSb結在退火下微觀結構和電阻率演變

作者探究了Ag/MgAgSb和MgCuSb/ MgAgSb結退火條件下界面結構和ρ_C演化，表明了TEiM 篩選策略的有效性。

4、表征了TEiM發電性能和穩定性

作者構建了不同的TEiM模塊，證實了其優異的轉換效率和長期可靠性，表明具有低ρ_c的穩定TEiM對高溫下的TE模塊至關重要。

5、探究了TEiM/TE結界面電阻率和微觀結構的演變

作者選擇了幾種從低溫到高溫工作的代表性材料，通過退火后的界面電阻率和微觀結構演變，說明了TEiM篩選機制在其他 TE 系統中具有普遍適用性。

技術優勢：

1、開發了基于相圖計算的TEiM篩選策略

以MgAgSb為典型案例，作者借助相圖計算建立了TEiM篩選策略。根據這種篩選策略，作者預測半金屬MgCuSb應該是一種有前途的MgAgSb TEiM，具有低ρ_c和匹配的CTE。

2、實現了高穩定性和高轉換效率的TEiM

基于理論預測結果，作者通過結構研究表明MgCuSb與MgAgSb具有穩定的兩相平衡，表現出超低ρ_c，使用MgCuSb作為TEiM的兩對MgAgSb/Mg_3.2Bi_1.5Sb_0.5模塊轉換效率高達 9.25%。    

3、證實了TEiM篩選策略的普適性

作者通過國際循環測試證實了TEiM性能的準確性，表明提出的策略可以應用于其他代表性的TE系統，這可以作為篩選用于發電應用的高度穩定的TEiM的強大且普遍適用的手段。

技術細節

篩選策略

作者展示了MgAgSb的組合TEiM篩選策略的總體流程圖，主要包括四個步驟：(i)選擇了17種既無毒又無放射性的傳統 TEiM 金屬作為候選；(ii)根據OQMD數據庫建立17個M-Mg-Ag-Sb四元相圖，確定MgCuSb是MgAgSb的穩定TEiM；(iii)室溫電阻率(ρ_rt)和熔點(T_m)被用作篩選所需TEiM的關鍵標準；(iv)進行ρ_c和熱穩定性的實驗驗證。根據篩選策略，作者選擇MgNiSb和MgCuSb作為MgAgSb的兩種所需的穩定TEiM候選材料。實驗結果表明，受益于MgAgSb和MgCuSb之間優異的歐姆接觸和良好匹配的CTE，MgCuSb作為MgAgSb的TEiM是有利的。    

圖  穩定熱電界面材料的篩選策略

微觀結構分析

作者制造了MgAg_0.87Cu_0.1Sb_0.99的MgAgSb/ MgCuSb復合材料以確定MgCuSb和MgAgSb界面之間的潛在反應產物。通過STEM和3D APT研究微觀結構表明MgAgSb基質中含有均勻的Cu、Ag沉淀物。放大圖像顯示 MgAgSb（底部）和MgCuSb（頂部）相之間清晰的相界。3D-APT重建可以同時觀察到Ag和Cu原子在晶界和相界的偏析，兩個不同相的基體中Cu和Ag之間的相互擴散非常小，確保了MgAgSb基體不會被MgCuSb 阻擋層污染。同時，相界附近的這種有限的相互擴散將促進這兩種材料的有效粘附，從而確保低接觸電阻和較強的機械強度。基于上述微觀結構研究和成分分析，表明MgCuSb可以自發形成，而不會形成其他中間相，這意味著MgCuSb與MgAgSb具有穩定的兩相平衡。    

圖  MgAgSb/MgCuSb復合材料的微觀結構分析

微觀結構和電阻率演變

作者在真空中將Ag/MgAgSb和MgCuSb/ MgAgSb結在553 K下分別退火幾個小時和幾天以系統地研究界面結構和ρ_C演化。BSE圖像和EDS線掃描表明燒結態Ag/MgAgSb結的化學擴散界面可以忽略不計。除了MgCuSb/MgAgSb結處寬度約為20 mm的擴散層外，即使在 553 K退火16 天后，也沒有檢測到劣化相和/或裂紋。從熱力學角度來看，退火處理促進顆粒沉淀和粗化，導致MgAgSb區域出現顆粒。然而，由于沒有形成劣化相，濃度梯度引起的元素擴散將加強界面冶金結合，而不影響界面穩定性。不同退火時間的Ag/MgAgSb和MgCuSb/MgAgSb的ρ_C測量表明，即使在 553 K 退火 16 天后，MgCuSb/ MgAgSb的ρ_c幾乎保持不變，并且小于1 mW cm²，表明了TEiM 篩選策略的有效性。    

圖  界面微觀結構和界面接觸電阻率ρ_c的演變

發電性能和穩定性

作者構建了幾個由p型MgAgSb和MgCuSb作為TEiM和n型Mg_3.2Bi_1.5Sb_0.5和Fe作為TEiM組成的無Te模塊，研究了它們的性能和熱穩定性。作者與亞洲、歐洲和美國的多個實驗室進行了模塊效率測試的國際循環檢查，以驗證的測量可靠性。結果表明，最大轉換效率η_max可以達到9.25%，與所有最先進的TE模塊相比，該轉換效率值在相同△T下優于其他模塊。作者還進行了連續測量以檢查模塊的長期可靠性，證實了TEiM在553 K 退火16天后表現出良好的穩定性。    

圖  MgAgSb/Mg_3.2Bi_1.5Sb_0.5 TE組件的發電性能和穩定性

TEiM/TE結界面電阻率和微觀結構的演變

為了說明TEiM篩選機制在其他 TE 系統中的普遍適用性，作者選擇了幾種從低溫到高溫工作的代表性材料。利用相圖計算結果，分別選擇NiTe₂、TiSb₂、CoAl和CoAl作為Bi₂Te₃、ZnSb、CoSb₃和ZrCoSb的相應TEiM。這些選定的TEiM與相應的TE材料表現出穩定的兩相平衡，沒有形成任何可能的第二相。對于這些制造的NiTe₂/Bi_0.5Sb_1.5Te₃、TiSb₂/ZnSb、CoAl/CoSb₃和CoAl/ZrCoSb結，觀察到ρ_c很小。此外，退火7天后，界面周圍沒有任何第二相的跡象，相應的ρ_c也沒有變化，表明了作者所提出的方法具有普遍適用性，可以識別出具有高穩定性的合適TEiM。    

圖  TEiM/TE結界面電阻率和微觀結構的演變

總之，作者提出了一種通過使用相圖計算來識別合適的反應產物有效的TEiM 篩選策略。通過這種組合策略，確定了MgCuSb是新興MgAgSb材料的可靠TEiM。所開發的材料具有高穩定性和轉化效率，并通過國際循環測試證實了模塊性能。此外，幾種代表性TE材料也顯示了這種TEiM篩選策略的普遍適用性。該策略提供了一條普遍適用的途徑來解決開發高度穩定的TEiM以實現高效發電的瓶頸問題。    

參考文獻：

LIANGJUN XIE, et al. Screening strategy for developing thermoelectric interface materials. Science, 2023,382(6673):921-928.

DOI: 10.1126/science.adg8392

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg8392