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前驱离子导体:离子约束晶格实现类超离子导体的热导率

材料科学 2025-09-17 v2

摘要

固态中声子液体样态热导使得超离子导体成为有效的热电器件候选者。尽管离子的液体样态运动有效抑制了热导率(κ\kappa),但其高可移动性同时会由于不可取的离子迁移而导致材料降解并伴随金属沉积,这仍是平衡低κ\kappa和高稳定性的挑战。本文报告了在CsCu_2I_3中实现类超离子导体热传导,同时受限于长程离子迁移,利用同步X射线衍射、无穷X射线散射和基于机器学习势函数的仿真。我们揭示,Cu离子在高温下表现出在CuI_4四面体之间的受限迁移,显示出超出常规“摇摆”现象且与超离子导体相当的极端各向异性。因此,在x方向上实现了glass样态的κ\kappa(约300 K时为0.3 W m1^{-1} K1^{-1}),其随温度的关系为κT0.17\kappa \sim T^{0.17},其中Cu离子迁移比超离子导体低三个数量级。这些结果凸显了前驱离子导体在同时维持低κ\kappa和高稳定性方面的优势,阐明了通过离子迁移约束实现热传导机制,并为离子导体实现超低热导率的路径。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.03358,
  title  = {Incipient ionic conductors: Ion-constrained lattices achieving superionic-like thermal conductivity by extreme anharmonicity},
  author = {Yongheng Li and Chunqiu Lu and Bin Wei and Cong Lu and Xingang Jiang and Daisuke Ishikawa and Taishun Manjo and Caofeng Pan and Alfred Q. R. Baron and Jiawang Hong},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.03358},
  year   = {2025}
}

备注

24 pages, 5 figures