项目名称: KCuxSy热电材料声子和载流子传输特性的协同调控

项目编号: No.51506018

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 李晓燕

作者单位: 重庆交通大学

项目金额: 21万元

中文摘要: “声子玻璃-电子晶体”材料因其本征低晶格热导率和高电导率而成为热电材料的首选。近年研究表明:实现材料纳米化、晶格缺陷调制以及控制体相材料内的晶体学取向都可以调控材料声子和载流子的传输特性,从而优化热电参数,提高材料热电转换效率。我们的预研究找到了一类符合“声子玻璃-电子晶体”特征的材料——KCuxSy晶体。本项目拟采用简单易行的CHM方法和CMS方法调控合成多种形貌和化学计量比的KCuxSy纳米晶体材料,并设计合理有效的方法将纳米晶压制成体相材料;从而同时实现该体相材料微观结构的纳米化和微观晶格取向的有序化。通过系统研究这类体相材料的电热传输特性,深入揭示材料微观形貌、晶型结构、晶格空位、晶体取向与材料的热电性能间的关联机理和科学本质,并在此基础上协同调控该材料的声子和载流子传输特性,制备得到高效KCuxSy热电材料。本项目揭示的科学本质,有望为新型热电器件的设计和新能源的开发带来新启示。

中文关键词: KCuxSy;热电;协同调控;纳米材料

英文摘要: “Phonon Glass-Electron Crystal” materials are the best selection for thermoelectric materials because of the intrinsic low lattice thermal conductivity and high electrical conductivity. Recent studies show that the thermoelectric parameters of the material can be optimized through regulate the transfer property of phonon and carrier by several processes, the thermoelectric conversion efficiency can be improved accordingly. These processes include making the material to be nano material, lattice defect modulation and crystal orientation ordering. The pre-researches of this project show that a type of crystal that qualify the “Phonon Glass-Electron Crystal” material—KCuxSy crystal. This project will adopt CHM and CMS method to synthesis KCuxSy nanocrystals with various morphologies and diverse stoichiometric ratio. And we will get the bulk material with both nano morphology and a certain lattice orientation through a reasonable method by compact the synthesized KCuxSy nanocrystal above. By systematic study of the electrical and thermal transport properties of the bulk material, this project will reveal the correlation and mechanism between the thermoelectric property and the nano morphology, crystal lattice, lattice vacancy and lattice orientation. The ideal thermoelectric material can be produced by synergistically optimize the phonon and carrier transport properties of KCuxSy. The scientific essence of this project can guide the thermoelectric device design and may enlighten new idea for new energy using.

英文关键词: KCuxSy;thermoelectric;Synergistically optimize;nano materials

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