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通过 3D 打印驱动缺陷工程实现 n 型 Bi2Te2.7Se0.3 高热电性能的宽温平台
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-12-23 , DOI: 10.1021/acsami.2c19131
Qiujun Hu 1 , Ding Luo 2 , Junbiao Guo 3 , Wenbin Qiu 3 , Xiaoyong Wu 4 , Lei Yang 5 , Zhengshang Wang 6 , Xudong Cui 6 , Jun Tang 1, 3
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需要基于 Bi 2 Te 3的高能量转换热电发电机 (TEG) 来确保组装材料具有较高的平均品质因数 ( ZT ave )。然而,n型腿较差的ZT ave严重制约了Bi 2 Te 3基TEG的大规模应用。在这项研究中,我们实现并报告了三维 (3D) 打印 n 型 Bi 2 Te 2.7 Se 0.3的高峰值ZT (1.33) 。此外,在 300 至 500 K 的温度范围内实现了 1.23的优异ZT ave 。的高价值ZT ave是通过使用 3D 打印驱动的缺陷工程协同优化电子和声子传输特性获得的。非平衡凝固机制促进了 3D 打印过程中形成的多尺度缺陷。在形成的缺陷中,纳米孪晶触发了能量过滤效应,从而在 300-500 K 的温度范围内提高了塞贝克系数。多尺度缺陷对宽频声子的有效散射使晶格热导率降低到接近理论最小值~0.35 W m –1 k –1. 鉴于 3D 打印在自由形式设备形状方面的优势,我们组装并测量了仿生蜂窝状单腿 TEG,显示出创纪录的高能量转换效率 (10.2%)。这项工作展示了选择性激光熔化 3D 打印技术驱动的缺陷工程在合理设计先进 n 型 Bi 2 Te 2.7 Se 0.3热电材料方面的巨大潜力。



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更新日期:2022-12-23
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