PbTe熱電材料
目前p和n型PbTe材料都擁有了非常高的熱電優(yōu)值。然而,PbTe材料的機械性能差,遠低于其他主流的熱電材料。比如,PbTe材料的洛氏硬度和抗沖擊韌性分別只有39 kgmm-2和0.35 MPam1/2,遠低于Bi2Te3的。這一矛盾非常不利于PbTe材料的實際應用。何佳清團隊之前在n型PbTe材料中加入單質Sb,得到PbTe-3%Sb復合材料,顯著提高了熱電性能 (Energy and Environmental Science, 2017,10,2030)。本文在之前工作的基礎上,進一步采用了固溶PbS的方法,將n型PbTe-3%Sb材料的硬度提高了60%,而其熱電優(yōu)值僅僅降低了6%。這一結果使PbTe材料擺脫了當前的窘境。研究發(fā)現(xiàn)固溶PbS(<12.5%)雖然對彈性性質如彈性模量等參數(shù)影響很小,卻可以引入大量的點缺陷和位錯網(wǎng)。因此硬度的增強主要是由于缺陷對位錯運動的阻礙,而非化學鍵的強化作用。之前的觀點認為是固溶PbS之后,PbTe材料內部的成分波動(團簇)造成了硬度顯著增強。該團隊的發(fā)現(xiàn)從一個新的視角解釋了PbTe-PbS合金體系硬度的強化。
南方科技大學
2021-04-13