高熵工程是材料科学中的有效策略之一,包括热电领域。然而,在高熵材料中,具有不同原子大小和电负性的多种元素的存在往往导致相分离,而不是形成单相。在此,上海交通大学Zhao Kunpeng、Shi Xun等人提出自适应子晶格可以有效地稳定单相高熵材料,并且可以有效地调节电和热传输,以大大增强热电性能。
本文要点:
1)以Mg2-δ(Si,Ge,Sn,Bi)为例,Mg亚晶格具有较大的动态适应性或灵活性,使其能够释放Si、Ge、Sn和Bi之间的大原子尺寸失配引起的大晶格应变,进而在800K下0.58W m-1 K-1的超低晶格热导率不仅接近非晶极限,而且低于所有已知的Mg2X基材料的超低热导率。
2) 此外,取代BiSn缺陷和自补偿Mg空位之间的相互作用产生优异的载流子浓度,从而导致高功率因数。Mg2-δSi0.12Ge0.13Sn0.73Bi0.02在700K时具有1.3的最大zT值。该研究强调了适应性亚晶格在稳定高熵材料中的作用,并为探索高性能热电材料提供了一条新途径。
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