열전재료

스커터루다이트

(Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3 형태의 큐빅 스커투다이트 소재는 높은 전자 이동도와 높은 시벡 계수로 인해 ZT 값이 높을 가능성이 있습니다.

비충진 CoSb3 기반 스커터루다이트는 본질적으로 large 열전도도가 낮아 ZT 값이 낮아진다는 단점이 있습니다. 그러나 이러한 물질에는 저배위 이온(일반적으로 희토류 원소)을 삽입할 수 있는 공극이 포함되어 있습니다. 이러한 공극은 격자 포논 산란의 소스를 생성하여 열전도도를 변경하고 전기 전도도를 감소시키지 않으면서 격자로 인해 열전도도를 감소시킵니다. 이를 통해 이러한 물질은 PGEC(포논 유리, 전자 결정)처럼 작동합니다. ZT를 최적화하기 위해서는 열전도도를 담당하는 포논은 유리처럼(포논 산란이 심해 열전도도가 낮아짐), 전자는 결정처럼(산란이 매우 적어 전기 전도도가 유지됨) 물질을 경험해야 한다고 제안합니다.

La0.9CoFe3Sb12의 격자 열전도도 및 장점 수치

열전도도를 낮추기 위해 La0.9CoFe3Sb12에 나노 입자 층을 도입했을 때의 효과를 550°C까지 조사했습니다. 열전도율(l)은 DSC 404 F1 Pegasus^®®에서 미리 결정된 열용량(비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp)을 사용하여 계산했습니다. 격자 열전도도는 비데만-프란츠 관계를 사용하여 전기 열전도도를 계산하고 이를 l총계에서 빼서 구했습니다.

452°C에서 ZT는 최대치를 나타내며, 나노 입자가 포함되지 않은 대조 시료(주황색 점)에 비해 약 15% 향상된 5 중량% 나노 복합체가 가장 높은 ZT를 보였습니다. 이러한 결과는 이미 최적화된 스커터루다이트 시스템에 나노 입자를 도입하면 열전도율을 더욱 낮출 수 있어 광범위한 온도 범위에서 ZT를 개선할 수 있음을 보여줍니다.