الكهروحرارية

سكاتروديت

تتمتع مواد السكوتروديت المكعبة على شكل (Co، Ni، Fe) (P، Sb، As)3، بإمكانية الحصول على قيم ZT عالية بسبب قابلية تنقل الإلكترونات العالية ومعامل سيبيك العالي.

إن السكوتروديتات غير المملوءة القائمة على CoSb3 غير المملوءة معيبة بسبب الموصلية الحرارية الكبيرة بطبيعتها، مما يقلل من قيمة ZT. ومع ذلك، تحتوي هذه المواد على فراغات يمكن إدخال أيونات منخفضة التنسيق (عادةً عناصر أرضية نادرة) فيها. ويؤدي ذلك إلى تغيير التوصيلية الحرارية عن طريق إنتاج مصادر لتشتت الفونونات الشبكية وتقليل التوصيلية الحرارية بسبب الشبكة دون تقليل التوصيلية الكهربائية. وهذا يجعل هذه المواد تتصرف مثل PGEC (زجاج فون-زجاجي، بلورة إلكترونية). ومن المقترح أنه من أجل تحسين ZT، يجب أن تختبر الفونونات المسؤولة عن التوصيل الحراري المادة كما لو كانت في الزجاج (درجة عالية من تشتت الفونونات - خفض التوصيل الحراري) بينما يجب أن تختبرها الإلكترونات كما لو كانت بلورة (تشتت قليل جدًا - الحفاظ على التوصيل الكهربائي).

التوصيل الحراري للشبكةوشكل استحقاق La0.9CoFe3Sb12

تم فحص تأثير إدخال طبقة جسيمات نانوية في La0.9CoFe3Sb12 من أجل تقليل التوصيل الحراري حتى 550 درجة مئوية. حُسبت الموصلية الحرارية (l) باستخدام السعة الحرارية (cp) المحددة مسبقًا في DSC 404 F1 ^Pegasus®®. تم العثور على الموصلية الحرارية للشبكة عن طريق حساب الموصلية الحرارية الكهربائية باستخدام علاقة Wiedemann-Franz وطرحها من ltotal.

عند درجة حرارة 452 درجة مئوية، تُظهر الموصلية الحرارية النانوية ZT أقصى حد لها، ويُظهر المركب النانوي الذي يحتوي على 5٪ بالوزن أعلى نسبة ZT مع تحسن بنسبة 15٪ تقريبًا عن العينة الضابطة التي لا تحتوي على جسيمات نانوية (النقاط البرتقالية). تُظهر هذه النتائج أن الجسيمات النانوية التي تم إدخالها في أنظمة السكوتروديت المحسّنة بالفعل يمكن أن تقلل من التوصيل الحراري وبالتالي تحسين ZT ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة.