直接焦耳加热非平衡合成实现高性能热电材料
材料科学
2025-06-06 v1
摘要
大规模合成 Bulk 无机材料对于加速功能材料发现至关重要，但受限于缓慢、能耗高的固态方法。我们引入了直接焦耳加热合成（DJS），这是一种快速、单步且可扩展的固态合成技术，实现了比传统合成方法快 10^5 倍，能源效率提高 2 万倍。DJS 实现了密实的 Bulk 碟化物（Bi_0.5Sb_1.5Te_3、AgSbTe_2），在最佳 Cd/Se 共掺杂的 AgSbTe_2 中实现了 573 K 时 zT 为 2.3，这是该温度下多晶材料中最高的之一。DJS 实现了最佳共掺杂和快速非平衡固化，产生层状微结构、界面区域和阳离子有序纳米域，这些结构散射所有尺度的声子，实现超低晶格热导率（573 K 时约为 0.2 W m^{-1} K^{-1}）。DJS 为可扩展且快速的合成建立了新的基准，加速了功能材料的发现。
引用
@article{arxiv.2506.04447,
title = {Direct Joule-Heated Non-Equilibrium Synthesis Enables High Performing Thermoelectrics},
author = {Chenguang Zhang and Jose Recatala-Gomez and Zainul Aabdin and Yi Jiang and Luyang Jiang and Sze Yu Tan and Hong Liu and Yuting Qian and Coryl Jing Jun Lee and Sabrine Hachmioune and Vaishali Taneja and Anqi Sng and Pawan Kumar and Haiwen Dai and Zhiqian Lin and Weng Weei Tjiu and Fengxia Wei and Qianhong She and D. V. Maheswar Repaka and David Scanlon and Kanishka Biswas and Yee Kan Koh and Kedar Hippalgaonkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.04447},
year = {2025}
}