中科院研發出具有超低熱導率的熱電材料

中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所的研究人員在熱電材料低熱導率研究方面取得新進展，為尋求和設計具有超低熱導率和高效率的新型熱電材料提供了新的思路。

熱電材料可以實現熱能和電能之間的相互轉化，其轉換效率可以用無量綱的ZT值來衡量，ZT值越大，熱電轉換效率越高。尋找具有較低熱導率的材料是提高熱電材料轉換效率的重要方法之一。礦石材料由于具有很低的熱導率，且價格低廉，受到了研究人員的廣泛關注。其中，CuBiS2和CuSbS2是兩種同構同型的礦石材料，但在室溫下，CuBiS2的熱導率僅為CuSbS2的1/3。探索影響材料低熱導率的物理機制對于設計和尋找新材料具有重要意義。研究人員采用密度泛函理論方法，研究了CuBiS2相對于CuSbS2具有較低熱導率的物理機制。研究結果表明，CuBiS2和CuSbS2中的Bi和Sb原子都含有孤對電子，而孤對電子會導致材料具有較強的非簡諧性。這種孤對電子和原子振動的協同作用導致CuBiS2相對于CuSbS2具有更低的熱導率。相關研究表明，孤對電子和原子振動的協同效應對聲子非簡諧性具有重要影響。該項研究成果為新型熱電材料的研發和設計提供了新的思路。 (KJ.0123)