亚洲精品专区在线观看,亚洲不卡中文字幕,欧美日韩精品国产一区在线,日本免费一区二区视频

無(wú)機塑性熱電材料可以打破傳統無(wú)機熱電化合物本征脆性和有機熱電材料低電輸運性能的禁錮，同時(shí)實(shí)現超常的室溫變形能力和優(yōu)良的熱電性能，在柔性電子、異型熱源余廢熱回收利用等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。在前期研究中，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所發(fā)現了在室溫具有金屬一樣延展性的半導體材料Ag₂S（Nature Materials，2018）和二維層狀單晶如InSe（Science, 2020）、SnSe₂（Advanced Science，2022）、MoS₂（Nature Communication，2022）等，開(kāi)發(fā)出系列高性能無(wú)機塑性熱電材料（Energy & Environmental Science，2019；Advanced Materials，2021； Advanced Energy Materials，2021；Science，2022等），開(kāi)辟了無(wú)機塑性熱電材料研究新方向。然而，目前無(wú)機塑性熱電材料的功率因子（PF）和熱電優(yōu)值（zT）較傳統剛性熱電材料仍存在較大差距，嚴重限制了高效柔性熱電器件的研制和應用。

近期，上海硅酸鹽所仇鵬飛研究員、史迅研究員和陳立東研究員與上海交通大學(xué)趙琨鵬副教授合作發(fā)現在Ag₂Se-Ag₂S贗二元固溶體中存在與PZT鐵電材料相似的準同型相界（MPB），通過(guò)相結構的精確調控在準同型相界附近同時(shí)實(shí)現了良好塑性和高熱電性能，功率因子和熱電優(yōu)值分別達22 μWcm^-1K^-2和0.61，均遠高于已報道的無(wú)機塑性熱電材料。

Ag₂Se和Ag₂S可形成連續固溶體。當x ≤ 0.2時(shí)，Ag₂Se_1-xS_x室溫下為正交結構；當x ≥ 0.4時(shí), Ag₂Se_1-xS_x室溫下為單斜結構；當0.2< x < 0.4時(shí)，Ag₂Se_1-xS_x的物相結構極其復雜。本工作利用差示掃描量熱分析系統研究了Ag₂Se_1-xS_x的相變特征，結合X射線(xiàn)衍射分析，繪制出300-480K溫度區間Ag₂Se-Ag₂S的贗二元相圖。當x ≤ 0.2和x ≥ 0.4時(shí)，Ag₂Se_1-xS_x在該溫度區間均只存在一個(gè)相變，分別對應于正交-立方相變和單斜-立方相變。但是，當0.2 < x < 0.4時(shí)，Ag₂Se_1-xS_x在該溫度區間存在兩個(gè)相變，隨溫度升高材料從正交結構先轉變?yōu)閱涡苯Y構，然后轉變?yōu)榱⒎浇Y構。特別是，正交-單斜相界為斜線(xiàn)而非常見(jiàn)的直線(xiàn)，與PZT鐵電材料中的三方-四方準同型相界相似。當x ≥ 0.4時(shí)，降溫和升溫過(guò)程中立方-單斜相變溫度接近；當x < 0.4時(shí)，降溫過(guò)程中的立方-正交相變溫度低于升溫過(guò)程，存在明顯的熱滯后。理論計算表明，當S含量為0.3-0.4時(shí)正交相和單斜相的能量相近，因而形成了準同型相界；此外，立方結構的Se/S陰離子排列方式與單斜結構相似，但與正交結構相差極大，導致了正交-立方相變時(shí)具有明顯的熱滯后現象。

Ag₂Se_1-xS_x贗二元固溶體在準同型相界附近具有有趣的熱-電-力學(xué)性質(zhì)。前期研究表明Ag₂Se_1-xS_x單斜相在室溫具有良好塑性，但PF/zT較低；Ag₂Se_1-xS_x正交相具有高PF/zT，但在室溫為脆性。因此，長(cháng)期以來(lái)人們普遍認為Ag₂Se_1-xS_x贗二元固溶體不可能同時(shí)實(shí)現室溫良好塑性和高PF/zT。本研究發(fā)現Ag₂Se_1-xS_x的力學(xué)性能取決于S含量而非晶體結構。當S含量x = 0.25–0.30時(shí)，材料出現 “脆性-塑性”轉變，導致準同型相界附近的Ag₂Se_1-xS_x正交相也具有良好的塑性，其三點(diǎn)彎曲應變量大于15%，材料可以彎折成各種形狀而不開(kāi)裂。這種“脆性-塑性”轉變來(lái)自于多中心、彌散的Ag-S鍵構成了導通的“滲流”網(wǎng)絡(luò )。與此同時(shí)，Ag₂Se_1-xS_x正交相導帶底載流子有效質(zhì)量?jì)H為單斜相的約1/3，導致其載流子遷移率和熱電性能遠優(yōu)于單斜相。因此，在準同型相界附近的Ag₂Se_1-xS_x正交相可以同時(shí)實(shí)現室溫良好塑性和高PF/zT。特別地，Ag₂Se_1-xS_x正交相的相空間還可通過(guò)材料的熱處理工藝如升溫或降溫來(lái)進(jìn)行一定程度的調控，極大拓展了無(wú)機塑性熱電材料的設計范圍。在室溫下，具有良好塑性的Ag₂Se_0.69S_0.31正交相功率因子最高達22 μWcm^-1K^-2，熱電優(yōu)值達0.61，兩者均為目前塑性材料的最高值。本工作為柔性熱電技術(shù)的研究提供了新的材料支撐。

相關(guān)研究成果以“Modulation of the morphotropic phase boundary for high-performance ductile thermoelectric materials”為題發(fā)表在Nature Communications上(2023,doi:10.1038/s41467-023-44318-4)。上海硅酸鹽所博士畢業(yè)生梁佳晟和博士生劉進(jìn)為論文共同第一作者。

研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、上海市基礎研究特區等項目的資助和支持。

鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-44318-4

Ag₂Se – Ag₂S贗二元相圖

Ag₂Se_1-xS_x贗二元固溶體三點(diǎn)彎曲應變量與S含量的關(guān)系

Ag₂Se_1-xS_x贗二元固溶體在準同型相界附近的熱電性能