PbTe熱電材料
目前p和n型PbTe材料都擁有了非常高的熱電優(yōu)值。然而,PbTe材料的機(jī)械性能差,遠(yuǎn)低于其他主流的熱電材料。比如,PbTe材料的洛氏硬度和抗沖擊韌性分別只有39 kgmm-2和0.35 MPam1/2,遠(yuǎn)低于Bi2Te3的。這一矛盾非常不利于PbTe材料的實(shí)際應(yīng)用。何佳清團(tuán)隊(duì)之前在n型PbTe材料中加入單質(zhì)Sb,得到PbTe-3%Sb復(fù)合材料,顯著提高了熱電性能 (Energy and Environmental Science, 2017,10,2030)。本文在之前工作的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步采用了固溶PbS的方法,將n型PbTe-3%Sb材料的硬度提高了60%,而其熱電優(yōu)值僅僅降低了6%。這一結(jié)果使PbTe材料擺脫了當(dāng)前的窘境。研究發(fā)現(xiàn)固溶PbS(<12.5%)雖然對(duì)彈性性質(zhì)如彈性模量等參數(shù)影響很小,卻可以引入大量的點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)網(wǎng)。因此硬度的增強(qiáng)主要是由于缺陷對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙,而非化學(xué)鍵的強(qiáng)化作用。之前的觀點(diǎn)認(rèn)為是固溶PbS之后,PbTe材料內(nèi)部的成分波動(dòng)(團(tuán)簇)造成了硬度顯著增強(qiáng)。該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)從一個(gè)新的視角解釋了PbTe-PbS合金體系硬度的強(qiáng)化。
南方科技大學(xué)
2021-04-13