termoelectric
Skutterudite
Materialele skutterudite cubice de forma (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3, au un potențial pentru valori ZT ridicate datorită mobilității lor electronice ridicate și coeficientului Seebeck ridicat.
Skutterudiții pe bază de CoSb3 neîncărcați sunt dezavantajați de conductivitatea lor termică inerentă large, care le scade valoarea ZT. Cu toate acestea, aceste materiale conțin goluri în care pot fi introduși ioni de joasă coordinare (de obicei elemente de pământuri rare). Aceștia modifică conductivitatea termică prin producerea de surse pentru împrăștierea fononilor de rețea și scad conductivitatea termică datorită rețelei, fără a reduce conductivitatea electrică. Acest lucru face ca aceste materiale să se comporte ca un PGEC (phonon-glass, cristal de electroni). Se propune că, pentru a optimiza ZT, fononii care sunt responsabili de conductivitatea termică trebuie să experimenteze materialul ca într-o sticlă (grad ridicat de împrăștiere a fononilor - scăderea conductivității termice), în timp ce electronii trebuie să îl experimenteze ca pe un cristal (împrăștiere foarte redusă - menținerea conductivității electrice).
Conductivitatea termică a rețelei și figura de merit a La0,9CoFe3Sb12
Efectul introducerii unui strat de nanoparticule în La0.9CoFe3Sb12 pentru a reduce conductivitatea termică este analizat 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) predeterminată în DSC 404 F1 Pegasus®®. Conductivitatea termică a rețelei a fost găsită prin calcularea conductivității termice electrice folosind relația Wiedemann-Franz și scăzând-o din ltotal.
La 452 ° C, ZT prezintă maximul, iar nanocompozitul de 5 % în greutate prezintă cea mai mare ZT, cu o îmbunătățire de aproape 15 % față de cea a probei de control care nu conține nanoparticule (puncte portocalii). Aceste rezultate arată că nanoparticulele introduse în sistemele skutterudite deja optimizate pot reduce și mai mult conductivitatea termică și, prin urmare, pot îmbunătăți ZT într-o gamă largă de temperaturi.
