termoelectric
Skutterudit
Materialele cubice de tip skutterudit, cu formula (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)₃, prezintă potențialul de a atinge valori ridicate ale coeficientului ZT datorită mobilității ridicate a electronilor și coeficientului Seebeck ridicat.
Skutteruditele pe bază de CoSb₃ fără impurități prezintă dezavantajul unei conductivități termice inerent large, ceea ce le reduce valoarea ZT. Cu toate acestea, aceste materiale conțin goluri în care pot fi introduși ioni cu coordonare redusă (de obicei elemente din grupul pământurilor rare). Aceștia modifică conductivitatea termică prin generarea de surse de împrăștiere a fononilor în rețea și reduc conductivitatea termică datorată rețelei, fără a reduce conductivitatea electrică. Acest lucru face ca aceste materiale să se comporte ca un PGEC (sticlă fononică, cristal electronic). Se propune ca, pentru a optimiza ZT, fononii responsabili de conductivitatea termică să interacționeze cu materialul așa cum ar face-o într-un sticlă (grad ridicat de împrăștiere a fononilor – reducând conductivitatea termică), în timp ce electronii trebuie să interacționeze cu acesta ca într-un cristal (împrăștiere foarte redusă – menținând conductivitatea electrică).
Conductivitatea termică a rețelei cristaline și coeficientul de merit al La0,9CoFe3Sb12
Efectul introducerii unui strat de nanoparticule în La0,9CoFe3Sb12 pentru a reduce conductivitatea termică este investigat până la 550 °C. Conductivitatea termică (l) a fost calculată utilizând capacitatea termică (Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp) determinată în prealabil în DSC 404 F1 Pegasus®®. Conductivitatea termică a rețelei a fost determinată prin calcularea conductivității termice electrice folosind relația Wiedemann-Franz și scăzând-o din ltotal.
La 452 °C, ZT atinge valoarea maximă, iar nanocompozitul de 5 % în greutate prezintă cea mai mare valoare a ZT, cu o îmbunătățire de aproape 15 % față de proba de control care nu conține nanoparticule (punctele portocalii). Aceste rezultate arată că nanoparticulele introduse în sistemele de skutterudit deja optimizate pot reduce și mai mult conductivitatea termică și, prin urmare, pot îmbunătăți valoarea ZT într-un interval larg de temperaturi.
