термоэлектрический
Скуттерюдит
Кубические материалы типа скуттерудита, имеющие формулу (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)₃, обладают потенциалом для достижения высоких значений ZT благодаря высокой подвижности электронов и высокому коэффициенту Зеебека.
Незаполненные скуттерудиты на основе CoSb₃ имеют недостаток в виде присущей им large теплопроводности, что снижает их значение ZT. Однако в этих материалах присутствуют пустоты, в которые могут вставляться ионы с низкой координацией (обычно элементы редкоземельных элементов). Они изменяют теплопроводность, создавая источники рассеяния решеточных фононов, и снижают теплопроводность за счет решетки, не уменьшая при этом электропроводность. Благодаря этому данные материалы демонстрируют поведение, характерное для PGEC (фононного стекла и электронного кристалла). Предполагается, что для оптимизации показателя ZT фононы, ответственные за теплопроводность, должны взаимодействовать с материалом так, как если бы они находились в стекле (высокая степень рассеяния фононов — снижение теплопроводности), в то время как электроны должны взаимодействовать с ним как в кристалле (очень небольшое рассеяние — сохранение электропроводности).
Теплопроводность решетки и коэффициент качества La₀,₉CoFe₃Sb₁₂
Исследовано влияние введения слоя наночастиц в La0,9CoFe3Sb12 с целью снижения теплопроводности в диапазоне температур до 550 °C. Теплопроводность (l) была рассчитана с использованием теплоемкости (Удельная теплоемкость (cp)Теплоемкость - это специфическая для каждого материала физическая величина, определяемая количеством тепла, подведенного к образцу, деленным на полученное повышение температуры. Удельная теплоемкость относится к единице массы образца.cp), предварительно определенной в DSC 404 F1 Pegasus®®. Решеточная теплопроводность была определена путем расчета электрической теплопроводности с использованием соотношения Видемана-Франца и вычитания её из ltotal.
При 452 °C показатель ZT достигает своего максимума, причем нанокомпозит с содержанием 5 % по массе демонстрирует наибольшее значение ZT, превышающее показатель контрольного образца, не содержащего наночастиц (оранжевые точки), почти на 15 %. Эти результаты показывают, что наночастицы, введенные в уже оптимизированные системы скуттеридита, могут дополнительно снизить теплопроводность и, следовательно, повысить показатель ZT в широком диапазоне температур.
