唐新峰教授课题组在国际顶级期刊上发表系列高水平研究论文

发布:2018-10-25 来源:新材料研究所 浏览:767 字体:
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  新闻经纬讯 近日,我校材料复合新技术国家重点实验室唐新峰教授及助手苏贤礼副研究员在Science Advances(Science子刊)、Energy & Environmental Science、Journal of the American Chemical Society和Advanced Energy Materials等国际顶级期刊上发表系列高水平研究论文,报道了他们关于Te基热电材料的最新系列研究进展。

  Te基热电材料(包括Bi2Te3基、GeTe基、PbTe基等材料)是国际上高度关注的重要热电材料体系,如何提高这些材料的热电性能,大幅度降低制造成本是国际上高度关注的前沿课题。

  针对当前Bi2Te3基材料热电性能不高、重复性与稳定性较差,制备周期长等问题,他们通过掺杂形成复杂缺陷对结构、结构纳米化工程、Te液相辅助烧结调节材料中的位错浓度和织构等手段,实现对电子和声子的有效调控,成功制备出多尺度复合高性能Bi2Te3基热电材料,并重新认识了位错对材料电热传输性能的影响机制,相关工作发表在Energy & Environmental Science上(Energy Environ. Sci.11 (2018) 1520)和Science Advances上(Science advances 4 (6), eaar5606)。同时,发展了热爆超快速非平衡制备具有高热电性能和高力学性能Bi2Te3基材料的新技术,使材料的制备周期从过去的2-3天缩短到20分钟以内,相对于传统技术制备的材料其力学性能提升了4-6倍,相关工作发表在Energy & Environmental Science上(Energy Environ. Sci. 10 (2017) 2638),并且入选为该期刊年度热点文章。

  针对GeTe基材料在700K左右的铁电相变导致的热稳定性问题,他们巧妙通过MnTe固溶,将材料的铁电相转变温度降低至室温附近,大幅度提高了材料的高温稳定性。此外,MnTe的固溶还有效促进轻重价带收敛并且增强合金化散射,使材料载流子有效质量大幅度增加、晶格热导率大幅度降低,最终获得热电性能优异、稳定性高的GeTe基材料。该研究工作发表在Journal of the American Chemical Society上(J. Am. Chem. Soc. 140 (2018) 2673)。

  迄今为止,国际上对热电材料掺杂选取的元素大多表现为浅能级杂质特性,无法在全温域范围内优化材料的载流子浓度。针对这一问题,他们以PbTe基材料为研究对象,创新性利用深能级杂质的特点,优选某些掺杂元素能同时具有浅能级杂质和深能级杂质掺杂的特性,使PbTe材料在全温域范围内(室温~500°C)均具有优异的载流子浓度和高的热电性能优值ZT值。该研究为其它热电材料体系在全温区范围内有效优化热电性能提供了重要科学依据和理论指导。相关研究工作发表在AdvancedEnergy Materials上(Adv. Energy Mater.2018, 1800659)。

  上述系列高水平研究工作的发表,标志着我校在Te基热电材料研究方面取得了重要进展。

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/ee/c8ee00290h

  http://advances.sciencemag.org/content/4/6/eaar5606

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ee/c7ee02677c

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b13611

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201800659

  【附】Energy & Environmental Science,简称EES,由英国皇家化学会创办,是世界公认的能源与环境领域顶级期刊,在国际能源材料领域科研界享誉盛名,在该领域400余份期刊中排名第一,最新影响因子30.067。

  Science Advances,由美国科学促进会AAAS创办,是Science的唯一子刊,是一个涵盖所有学术领域的开放性、综合性科学期刊,最新影响因子11.511。

  Journal of the American Chemical Society,简称JACS,由美国化学会创办于1879年,至今拥有139年历史,是美国化学会的会刊,是国际化学与材料领域的顶级期刊,最新影响因子14.357。

  Advanced Energy Materials,简称AEM,是Wiley出版社旗下能源材料科学领域的顶尖期刊,在国际能源材料领域科研界享誉盛名,最新影响因子21.875。

关键词 Te基热电材料

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