近室温高热电性能材料研究获重要进展

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近日，中国科学院高能物理研究所中国散裂中子源数据分析团队与合作者在热电领域取得重要进展，他们利用中子散射技术以及理论计算探究了α-MgAgSb反常低热导率机制。相关成果发表于《应用物理评论》。

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近室温热电材料α-MgAgSb超低双通道热导率。受访者供图

热电材料因能够实现热能和电能的相互转换，在温差热发电和固态制冷等领域具有巨大的应用市场。基于α-MgAgSb的近室温热电材料在500K左右具有高达~1.4的ZT值，在300K温差下能够达到~9.25%的能量转化效率，成为重要的近室温高热电性能材料。

研究人员利用第一性原理计算和中子散射实验对声子的测量，发现除了传统的粒子性声子传播对晶格热导的贡献外，波动性声子相干贡献的晶格热导也非常重要，在300K时其贡献可以高达~30%。通过分子动力学模拟，他们揭示了α-MgAgSb的多元化学键导致了化合物内部存在“部分晶态-部分液体”的混合状态，这会强烈地散射载热声子，最终产生极低的晶格热导。

上述研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、泰山学者特聘专家基金的支持。