利用化学成键原理探索低晶格热导率材料
材料科学
2021-07-13 v1
摘要
具有极低晶格热导率的无半导体材料在高温热电转换与热管理（如热电体与热障涂层）相关应用中需求迫切。尽管已知晶体结构与化学成键在塑造热传递行为中起关键作用，但利用化学成键原理降低晶格热导率的材料设计方法并不常见。本工作中，我们提出一种基于化学成键原理削弱原子间相互作用从而抑制晶格热导率的有效策略，并发展了一种通过筛选晶态化合物的局部配位环境来发现低 材料的高效方法。随后的第一性原理计算从无机晶体结构数据库所含的十三种原型晶体结构中，揭示了 30 种迄今未被探索的具（超）低晶格热导率化合物。此外，我们展示了一种通过额外引入具立体化学活性孤对电子的阳离子来理性设计高性能热电体的方法。我们的结果不仅为大量铜基化合物中低晶格热导率的物理起源提供了基础见解，也为发现和设计具有目标热输运性质的材料提供了高效途径。
引用
@article{arxiv.2107.04955,
title = {Exploring low lattice thermal conductivity materials using chemical bonding principles},
author = {Jiangang He and Yi Xia and Wenwen Lin and Koushik Pal and Yizhou Zhu and Mercouri G. Kanatzidis and Chris Wolverton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.04955},
year = {2021}
}
备注
14 pages, 9 figures