稀土百科 | 稀土在热电材料的结构与性能

热电材料具有重量轻、结构简单，无噪声、无污染等优势，使得其必将在未来的发电与制冷、制热等方面具有极大的应用前景。随着科技的发展，迄今人们已研制出一系列的热电材料，如 Bi2Te3系、PbTe系、SixGey系等合金，但因它们的热电转换率相对较低，限制了热电材料的广泛应用。从理论角度分析，为实现高热电转换率，热电材料需要同时具备两个相互矛盾的性能:既是良好的导电体，同时又是不良的热导体，即所谓的“电子晶体-声子玻璃”概念，在热电材料中，电传导由载流子的浓度和可动性控制，热传导包含载流子传导和晶格传导两部分，如何平衡这诸多相互矛盾的因素，将是获得高热电性能材料的关键。

近年来，成为研究热点的skutterudites(方钴矿或方钴碲化物)类热电材料。因具有优良的电输运性能以及适宜的 Seebeck 系数，使得这类材料有望成为一种高性能的热电材料但因相对较高的热导率，限制了它在热电方面的应用和发展。研究表明通过离子掺杂，形成skutterudites 固溶体，制备三元skutterudite化合物以及填充稀等方法，将会大大降低这种材料的热导率，显著提高其热电性能。

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