研究显示“软盘”热电材料的原子机制欧洲杯足球竞彩

一个原子机制的材料科学家解开欧洲杯足球竞彩杜克大学确保特定热电材料是极其有效的接近高温相变。欧洲杯足球竞彩

这些数据将会帮助科学家填补关键的知识空白,存在于热电材料的计算模型,可能使他们能够识别新的和改进的技术选项取决于将热能转化为电能。欧洲杯足球竞彩

这项研究的结果发表在网上自然通讯日报》9月4^th,2020年。

在热电材料,电子的运动从热到冷端通常欧洲杯足球竞彩改变热量转化成电能。因为有一个需要提供材料的两面之间的温度变化,科学家们渴望恢复能量损失作为电厂热,或这些材料应用于发电的热的汽车尾气。欧洲杯足球竞彩

在过去的两年里,一个新兴的材料称为硒化锡及其妹妹化合物称为硫化锡帮助热电效率创造了一个新记录。虽然硫化版不是很好 热电版本,它是进一步好转,因为它是更具成本效益和环保的创建。

虽然调查人员已经知道这两个化合物是杰出的热电材料,他们不知道确切的原因。欧洲杯足球竞彩在最新的分析、Olivier Delaire副教授杜克大学的机械工程,材料科学,和他的研究生,泰森Lanigan-Atkins和山,试图缩小知识差距。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

我们想要试着去理解为什么这些材料有如此低的热导率,这有助于使他们以强烈的热电性质。欧洲杯足球竞彩使用一个强大的组合的中子散射测量和计算机模拟,我们发现,相关材料的原子振动在高温下,也没有人见过。

奥利维尔·Delaire机械工程和材料科学副教授,杜克大学欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

低导热系数是优良的热电材料的一个重要组成部分。但双方之间的热微分这种材料通常被用来发电。因此,假设是有意义的材料,防止热量扩散他们会执行得很好。欧洲杯足球竞彩

Delaire和Lanigan-Atkins随后高通量样品同位素反应堆橡树岭国家实验室正在进行形象化的硫化锡原子的振动。当研究者反弹中子的硫化锡原子和确认,他们最终最终,他们能够建立原子的位置和它们是如何共同在晶体的晶格振动。

在橡树岭国家实验室,设备特别适用于手头的工作。自硫化锡原子振动比较缓慢,团队需要低能“冷”中子足够脆弱的可视化。和橡树岭国家实验室拥有一些世界上最好的冷中子仪器。

我们发现硫化锡有效振动有一定的模式非常的软盘。,其属性是与固有的不稳定的晶格。

奥利维尔·Delaire机械工程和材料科学副教授,杜克大学欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球

在较低温度下硫化锡存在硫化的层状材料,扭曲了网格和锡躺在彼此之上,波纹类似手风琴。然而,在温度接近其相变点980°f温度热电发电机通常扭曲函数设置开始瓦解。

像变魔术般,两层再次变得不失真和对称的,在这个节骨眼上,“floppiness”发挥作用了。

自硫化锡材料就让这两个结构之间安排增加温度,它的原子一起停止振动,类似于一个优化的吉他弦,而成为anharmonically阻尼。

来解释这一现象更好,个人可以想象一辆车与谐波振动是巨大的冲击,它将继续反弹后穿过最轻微的碰撞。然而,振动将由适当的抑制冲击,它呈现非谐,防止振荡一段时间。

热浪穿过原子振动的材料。所以当硫化锡原子振动的软盘,他们不传输振动很快他们也不要长时间振动。的根源的能力阻止热量旅行。

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有了这些结果,Delaire和杨随后试图验证和解码计算。杨使用超级计算机在劳伦斯伯克利国家实验室和有效地重新创建相同的非谐效应增加温度。

除了确凿的实验中所观察到的,这种更新模型将允许科学家们进一步寻找新型热电材料用于即将到来的技术,Delaire补充道。欧洲杯足球竞彩

”该领域的研究人员没有强烈的温度依赖性占热量传播速度,这建模显示了变量可以有多么重要。采用这些结果和其他理论的进步将使材料科学家更容易预测其他良好的热电材料欧洲杯足球竞彩," Delaire总结。

美国能源部(DE-SC0019299 DE-SC0016166)资助的这项研究。

期刊引用:

Lanigan-Atkins、T。等。(2020)扩展非谐SnS和SnSe声子分散体系的崩溃。自然通讯。doi.org/10.1038/s41467 - 020 - 18121 - 4。

来源:https://pratt.duke.edu/