termoelektrik
Skutterudite
(Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3 formundaki kübik skutterudit malzemeler, yüksek elektron hareketliliği ve yüksek Seebeck katsayısı nedeniyle yüksek ZT değerleri için bir potansiyele sahiptir.
Dolgusuz CoSb3 bazlı skutteruditler large ZT değerlerini düşüren doğal termal iletkenlikleri nedeniyle dezavantajlıdır. Ancak bu malzemeler, içine düşük koordinasyonlu iyonların (genellikle nadir toprak elementleri) yerleştirilebileceği boşluklar içerir. Bunlar, kafes fonon saçılması için kaynaklar üreterek termal iletkenliği değiştirir ve elektrik iletkenliğini azaltmadan kafes nedeniyle termal iletkenliği azaltır. Bu da bu malzemelerin bir PGEC (fonon-cam, elektron kristali) gibi davranmasını sağlar. ZT'yi optimize etmek için, termal iletkenlikten sorumlu olan fononların malzemeyi bir camda olduğu gibi deneyimlemesi (yüksek derecede fonon saçılması - termal iletkenliği düşürür) ve elektronların bir kristal olarak deneyimlemesi (çok az saçılma - elektrik iletkenliğini korur) önerilmektedir.
La0.9CoFe3Sb12'nin Kafes Termal İletkenliği ve Başarı Figürü
Isıl iletkenliği azaltmak için La0.9CoFe3Sb12'ye bir nanoparçacık katmanı eklemenin etkisi 550°C'ye kadar araştırılmıştır. Termal iletkenlik (l), DSC 404 F1 Pegasus®®'de önceden belirlenmiş ısı kapasitesi (Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp) kullanılarak hesaplanmıştır. Kafes termal iletkenliği, Wiedemann-Franz ilişkisi kullanılarak elektriksel termal iletkenliğin hesaplanması ve ltoplamdan çıkarılmasıyla bulunmuştur.
452°C'de ZT maksimum değerini gösterir ve ağırlıkça %5 nanokompozit, nanopartikül içermeyen kontrol numunesine göre yaklaşık %15'lik bir iyileşme ile en yüksek ZT değerini gösterir (turuncu dots). Bu sonuçlar, halihazırda optimize edilmiş skutterudit sistemlerine eklenen nanopartiküllerin termal iletkenliği daha da azaltabileceğini ve dolayısıyla geniş bir sıcaklık aralığında ZT'yi iyileştirebileceğini göstermektedir.
