高熵工程是材料科學中的有效策略之一,包括熱電領域。然而,在高熵材料中,具有不同原子大小和電負性的多種元素的存在往往導致相分離,而不是形成單相。在此,上海交通大學Zhao Kunpeng、Shi Xun等人提出自適應子晶格可以有效地穩定單相高熵材料,并且可以有效地調節電和熱傳輸,以大大增強熱電性能。
本文要點:
1)以Mg2-δ(Si,Ge,Sn,Bi)為例,Mg亞晶格具有較大的動態適應性或靈活性,使其能夠釋放Si、Ge、Sn和Bi之間的大原子尺寸失配引起的大晶格應變,進而在800K下0.58W m-1 K-1的超低晶格熱導率不僅接近非晶極限,而且低于所有已知的Mg2X基材料的超低熱導率。
2) 此外,取代BiSn缺陷和自補償Mg空位之間的相互作用產生優異的載流子濃度,從而導致高功率因數。Mg2-δSi0.12Ge0.13Sn0.73Bi0.02在700K時具有1.3的最大zT值。該研究強調了適應性亞晶格在穩定高熵材料中的作用,并為探索高性能熱電材料提供了一條新途徑。
Haotian Gao et.al Adaptable sublattice stabilized high-entropy materials with superior thermoelectric performance EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE02788K
https://doi.org/10.1039/D3EE02788K