银川储罐保温 热电能源材料研究领域取得新进展
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人民网北京12月31日电 (记者赵竹青)据国家自然科学基金委员会网站消息,北京航空航天大学赵立东教授率领其团队,在热电能源材料研究领域取得新进展,太原科技大学宿力中教授团队参与此项工作。相关研究成果以“扩展硒化锡Cmcm相的温度区间实现优异热电能”为题,于2025年12月19日发表于《Science》杂志上。
能源是人类社会赖以生存及社会发展的重要物质基础,然而在使用过程中约有超过50%的能量以废热的形式浪费掉,若能将这些热能回收并转成电能,将产生深远影响。热电技术可将热能和电能进行直接转换,可基于塞贝克应实现温差发电,又可基于珀尔帖应实现热电制冷,在深空探测电源、集成电路热管理等关键领域具有重要应用价值。热电材料的转换率主要由其无量纲热电优值(ZT= (S2σ/κ) T)所决定。在给定温度T下,高热电材料应具备:大塞贝克系数 S(以产生大的温差电压)、高电导率σ(以减少焦耳热损耗)以及低热导率κ(以维持大的温差)。然而,这些热电参数之间的复杂耦关系限制了ZT值的提升。
硒化锡(SnSe)的层状低对称晶体结构为解耦热电参数间的复杂耦关系提供了可能。SnSe在~800 K会经历由Pnma相到Cmcm相的相变,即<~800 K为Pnma相,>~800 K为Cmcm相。此前的研究都聚焦于Pnma相SnSe晶体,然而其具有更高对称的Cmcm相的热电能的潜力仍未被开发,同时,基于N型SnSe晶体面外方向的热电器件研究仍为空白。该工作聚焦于高对称Cmcm相N型SnSe晶体,通过大比例固溶高对称相(立方相PbSe)拓宽了Cmcm相的温度稳定范围。同时,Cmcm相N型SnSe晶体的局域晶格对称的提升,显著增强了其“2D声子/3D电荷”传输特:(1)提升的晶格对称有降低了Cmcm相SnSe晶体的形变势,在态密度有质量(md*)和载流子浓度(nH)显著增大的同时优化了载流子迁移率(μH),铁皮保温施工促进了“3D电荷”传输;(2)Pb元素的引入在带来应力的同时软化了晶体中的键作用,从而降低了晶格热导率,增强了“2D声子”散射。终在673~923 K的温度范围内获得了优异的宽温域热电能,该温域内平均ZT可达~3.0(ZTave~3.0)。此外,本工作搭建了基于N型SnSe晶体的热电器件并表现出卓越的热电转换率,在572 K的温差下其单臂热电器件实现了 ~19.1%的发电率。该工作揭示了N型SnSe晶体在温差发电领域的巨大潜力,也为优化其他低对称热电材料体系的热电能提供了新的思路。
昨天上午,捕蛇能手来到南城根一户居民家中,从衣柜里捉住了这个“不速之客”—— 一条长约一米五的菜花蛇。据了解,当天凌晨4点左右,房主家中两名20多岁女子正在床上熟睡,这条菜花蛇突然钻进被窝,在咬伤其中一名女子后,溜进衣柜里不肯出来了。
三月的老山,树木丛丛、映衬着清雅的绿色,含苞欲放的山花,倦懒了一冬的春日开始了恣意地绽放。此时的老山,就像一悠然的歌,高远空灵却又直抵内心,正向你发出一份春日寻山邀请函,邀你共探老山春趣。