中科院研发出具有超低热导率的热电材料

中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所的研究人员在热电材料低热导率研究方面取得新进展，为寻求和设计具有超低热导率和高效率的新型热电材料提供了新的思路。

热电材料可以实现热能和电能之间的相互转化，其转换效率可以用无量纲的ZT值来衡量，ZT值越大，热电转换效率越高。寻找具有较低热导率的材料是提高热电材料转换效率的重要方法之一。矿石材料由于具有很低的热导率，且价格低廉，受到了研究人员的广泛关注。其中，CuBiS2和CuSbS2是两种同构同型的矿石材料，但在室温下，CuBiS2的热导率仅为CuSbS2的1/3。探索影响材料低热导率的物理机制对于设计和寻找新材料具有重要意义。研究人员采用密度泛函理论方法，研究了CuBiS2相对于CuSbS2具有较低热导率的物理机制。研究结果表明，CuBiS2和CuSbS2中的Bi和Sb原子都含有孤对电子，而孤对电子会导致材料具有较强的非简谐性。这种孤对电子和原子振动的协同作用导致CuBiS2相对于CuSbS2具有更低的热导率。相关研究表明，孤对电子和原子振动的协同效应对声子非简谐性具有重要影响。该项研究成果为新型热电材料的研发和设计提供了新的思路。 (KJ.0123)