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上海硅酸盐所“热电输运新效应与新型高性能热电材料设计”研究成果入选《国家自然科学基金资助的优秀成果选编(六)》
发布时间:2017-04-15 点击浏览:

  近日,国家自然科学基金委员会官网公布了《国家自然科学基金资助的优秀成果选编(六)》,收录了“十二五”期间200件优秀成果。中国科学院上海硅酸盐研究所陈立东研究员团队完成的“热电输运新效应与新型高性能热电材料设计”研究成果,作为工程与材料学部的二十五项优秀成果之一,入选《国家自然科学基金资助的优秀成果选编(六)》。 

    热电转换技术利用半导体材料实现热能和电能之间直接相互转换。目前,热电材料的广泛应用受制于其较低的性能优值和有限的材料体系,通过多尺度微观结构设计实现电热输运协同调控是实现高性能热电材料的重大挑战。该团队一直坚持高性能热电材料的优化设计关键技术的研究,基于原子分子层次的晶体结构设计与调控,并通过实验研究与材料计算的高度融合,揭示了晶体结构 - 电子结构 - 晶格振动等结构要素之间的本征关联及其对电热输运性能的影响机制;针对多种不同结构特征的热电材料体系,建立了结构调控与微观设计方法。针对典型孔洞结构方钴矿热电化合物,提出了宽频声子散射机制[图(a)],并设计合成了中温区高性能热电材料,该成果被美国 MIT 等团队誉为里程碑的工作;发现了 Cu2-xSe/S 等快离子导体化合物的类液态热电输运效应及其微观机制[图(b)],在多种材料体系中实现了高热电性能,引发了国际上对该类体系新型热电材料的研究热潮;开发了高效热电器件及其应用技术,推动了热电材料科学和技术的发展。部分研究成果获 2013 年度国家自然科学奖二等奖。 

   

  方钴矿填充原子的宽频声子散射机制(a),Cu2-xSe/S 等快离子导体化合物晶体结构的两套独立亚晶格结构及其产生的类液态热电输运效应(b 

 
 
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