Effective medium theory for the thermoelectric properties of composite materials with various percolation thresholds
本文提出了一种改进的有效介质理论,用于计算具有不同逾渗阈值的热电复合材料的有效性质。结果表明,即使在超过临界区域的浓度,阈值是必不可少的,以确定有效的属性。两个根本不同的情况下,一组局部性质的复合材料。在这些情况中的一种情况下,其中一相的电导率和热导率同时大于另一相的电导率和热导率。当第一相的电导率大于第二相的电导率,但第一相的热导率小于第二相的热导率时,第二种异常情况显示出有效电导率的异常集中行为,即随着良导相的增加,有效电导率显示出减小(而不是标准情况下的增长),这就是增长。
2020-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of macroscopically inhomogeneous composites
综述了描述两相宏观非均匀介质热电特性的理论方法。给出了渗流结构的分级模型描述,从而可以定性和定量地描述流动阈值附近有效热电系数的基本分布。
2011-08-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface micro- and nanolayers of composite particles on thermoelectric figure of merit (phenomenological approach)
提出了自洽场论的非对称变体,为复合颗粒表面层的热导率对有效热电优值的影响的理论研究奠定了基础。它示出,在某些情况下,热电品质因数可以基本上提高由于壳的存在。
2011-08-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Improved Thermoelectric Properties in (1-x)LaCoO3/(x)La0.7Sr0.3CoO3 Composite
在理想热电(TE)系统中需要高塞贝克系数(S)、大电导率(σ)和降低的热导率(κ)以实现高品质因数(zT),由于TE参数的相互依赖性,这在单个系统中是具有挑战性的。复合方法是有希望操纵TE参数。本文研究了(1-x)LaCoO_3/(x)La_(0.7)Sr_(0.3)CoO_3(0.00 \leq x \leq 0.05)复合材料的热电性能。结构分析证实了复合材料中的各个相,这进一步得到了电子显微镜分析的支持。X射线光电子能谱分析表明,LaCoO 3体系中存在氧空位(VO),并随着La0.7Sr0.3CoO3(LSCO)的加入而增加。VO的增加提高了钴的简并态,从而提高了复合材料中的S。S和σ的温度变化与自旋态转变一致,并显示了这两个参数之间的相关性。球磨La 0. 7Sr 0. 3CoO 3的加入使复合材料中的κ和σ降低,这分别归因于声子-声子散射和载流子散射的增强。在800 K时,复合材料的zT比母体LaCoO 3体系提高了5倍。这种方法还提高了基于LaCoO 3的系统的工作温度。
2021-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional composite magnet realizing record-high transverse thermoelectric generation
本研究开发了兼具永磁特性与优异横向热电性能的SmCo₅/Bi₀.₂Sb₁.₈Te₃多层结构多功能复合磁体,其模块功率密度创横向热电模块纪录且可比肩商用塞贝克效应热电模块,为能量收集与热管理提供新路径。
2025-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of metal-semiconductor percolation composites
Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University(尤里·费多科维奇切尔诺维茨国立大学);University of Massachusetts Lowell(马萨诸塞大学洛厄尔分校)
本研究分析含随机金属内含物的半导体复合材料的热电性质,发现其受渗流转变影响,阈值附近功率因子与热电优值依赖于内含物浓度和排布,确定了提升实际复合材料功率因子的有利区间。
2026-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric performance of spin Seebeck effect in Fe3O4/Pt-based thin film heterostructures
本文系统地研究了基于Fe_3O_4/Pt结系统的自旋Seebeck器件的热电性能。我们探讨了两种类型的设备的几何形状:自旋霍尔热电堆和自旋塞贝克多层结构。自旋霍尔热电堆增加了自旋塞贝克效应的灵敏度,而样品内阻的增加对输出功率有不利影响。我们发现,自旋Seebeck多层膜可以克服这一限制,因为多层膜表现出的热电电压的提高和降低的内部电阻的同时,因此导致显着的功率增强。这一结果表明,多层结构是有用的,以提高自旋塞贝克效应的热电性能。
2016-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of (1-x)LaCoO$_{3.x}$La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$ Composite
本研究探讨了(1-x)LaCoO3.xLa0.7Sr0.3MnO3复合材料的热电性能,发现少量添加LSMO可提高塞贝克系数,并在620K下获得显著提升的最大ZT值0.09,表明复合方法能有效提高低温热电材料的工作温度。
2018-07-15 cond-mat.mtrl-sci
On the wiedemann-franz law in thermoelectric composites
本文从理论上分析了宏观非均匀介质中热电现象对有效电导率与有效热导率关系的影响。平面层状结构,二维自对偶和三维随机非均匀介质的检查。结果表明,有效的电导率与热导率的关系,这是独立的浓度在所谓的Wiedemann-Franz介质中,在高值的内部热电优值的情况下,可以是相当大的不同,从一个在每个阶段的本地值。该关系的减小可能会对复合材料的有效优值产生负面影响,从而导致热电器件效率的降低。
2011-09-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Do thermoelectric generator modules degrade due to nickel diffusion
本文通过计算表明,镍的扩散即使持续50年也不会导致热电发电模块的退化。在这个过程中,我们使用复合材料的理论来计算电接触电阻,我们自己的电接触电阻的扩散理论,以及从实验数据中近似热电材料特性的温度依赖性的方法。当使用上述方法时,假设热电材料中的自由载流子的散射的主要机制是它们在声学声子的变形势上的散射,其中自由程长度与能量无关但与温度成反比,并且声子散射的主要机制是具有Umklapp的声子-声子散射,其不受热电材料中的镍杂质的影响。因此,据信镍的作用仅降低到材料中自由载流子浓度的变化。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Effect of secondary LuNiSn phase on thermoelectric properties of half-Heusler alloy LuNiSb
本文报道了三元化合物LuNiSb(立方晶系)和LuNiSn(正交晶系)以及复合材料(LuNiSb)$_{0.5}$(LuNiSn)$_{0.5}$的高温(350 K <T< 1000 K)热电性能。LuNiSn的导电性是金属性的,而LuNiSb的导电性是类金属性的。前者的Seebeck系数在700 K时达到-5.5 $μ$ V/K,后者在607 K时达到66 $μ$ V/K。复合样品(LuNiSb)$_{0.5}$(LuNiSn)$_{0.5}$由正交晶系基体和立方夹杂物构成,结合了LuNiSn的导电性和LuNiSb的热电性能。尽管如此,这种材料的热电性能没有增强。
2019-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric power of Bi and Bi(1-x)Te(x), x=0.0014,in porous Vycor glass
半导体量子线由于能提高低维材料的电子态密度而成为一种很有前途的热电材料。我们研究了在多孔Vycor玻璃中由直径为6 nm的Bi和Bi(1-x)Te(x)(x=0.0014)线组成的高密度网络的磁场相关电阻和塞贝克系数。两种复合材料的电阻R随温度从300 K降低到0.3 K而增加。然而,在最近的结果表明,电阻的半导体行为和非常大的增强的热电功率的复合材料含有Bi纳米线的直径为9和15 nm的对比,我们发现,电阻不是热激活的,并且复合材料的热电功率是相同的数量级的散装Bi的热电功率。我们的结果是一致的纳米线具有载流子密度,是由表面效应增强。
2003-11-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Trans-scale spin Seebeck effect in nanostructured bulk composites based on magnetic insulator
National Institute for Materials Science(物质材料研究机构);Toyota Technological Institute(名古屋工业大学);The University of Tokyo(东京大学)
通过动态粉末溅射和低温烧结制备Pt涂层钇铁石榴石粉末的纳米结构块体复合材料,实现跨尺度自旋塞贝克效应,克服薄膜扩散限制,实现可扩展体积热电发电。
2026-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of cement composite analogues from first principles calculations
建筑物每年造成全球能源浪费的相当大一部分,因此产生了过量的碳排放。虽然热量在寒冷的月份和气候中直接损失,导致热负荷增加,但在炎热的气候中需要冷却和通风。提高建筑物能源效率的一个途径是将热电设备和材料集成到建筑物的结构中,以利用内部和外部之间的温度梯度来做有用的工作。水泥基材料在现代建筑中无处不在,并提供了一个有趣的功能化机会。本文采用密度泛函理论和玻尔兹曼输运方法,系统地研究了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶类似物雪硅钙石热电材料的电子输运系数。塞贝克系数的计算值在指示良好热电材料的典型量值(200 - 600 $μV/K$)内。雪硅钙石模型被预测为本质上是$p$型热电材料,因为存在大量的Si-O四面体网站。雪硅钙石模型的计算电子$ZT$的最佳值分别为0.983(400 $\mathrm{K}$和$10^{17}$ $\mathrm{cm^{-3}}$)(雪硅钙石9)、0.985(400 $\mathrm{K}$和$10^{17}$ $\mathrm{cm^{-3}}$)(雪硅钙石11)和1.20(225 $\mathrm{K}$和$10^{19}$ $\mathrm{cm^{-3}}$)(雪硅钙石14)。
2022-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Decoupled charge and heat transport for high-performance Fe$_2$VAl composite thermoelectrics
通过液相烧结将拓扑绝缘体 Bi$_{1-x}$Sb$_{x}$ 结合在 Fe$_2$V$_{0.95}$Ta$_{0.1}$Al$_{0.95}$ 晶粒之间,成功解耦电荷与热传输,显著降低晶格热导率并提高载流子迁移率,实现远超有效介质极限的极高品质因数。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Flexible thermoelectrics in crossed graphene/hBN composites
基于紧束缚、力常数及非平衡格林函数方法,研究了X形石墨烯/h-BN复合异质结构的输运与热电性质,发现全石墨烯HETX-C结构相比锯齿型石墨烯纳米带可将ZT提升约2.5倍,且可通过调节臂宽和原子类型有效调控热电性能。
2024-01-08 cond-mat.mtrl-sci
A micromechanics-based analytical solution for the effective thermal conductivity of composites with orthotropic matrices and interfacial thermal resistance
我们得到了一个分析解决方案的有效导热系数的正交各向异性矩阵和球形不均匀性与界面热阻使用细观力学为基础的均匀化组成的复合材料。我们推导出了修正的Eshelby张量作为界面热阻的函数的封闭形式。然后,我们预测了一个单一的非均匀性在无限介质的基础上修改Eshelby张量的热通量,这是验证从有限元分析得到的数值结果。基于修正的Eshelby张量和考虑界面电阻的局域化张量,采用平均场Mori-Tanaka方法推导了复合材料有效热导率张量的解析表达式。我们的分析预测匹配非常好,从有限元分析得到的有效热导率高达10%的不均匀体积分数。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Optimal Geometric Design of Thermoelectric Metamaterials for Enhancing Power Generation: An Interpretative Approach
本文提出以透射率作为收缩几何热电超材料的通用描述符,建立统一标度形式化与优化框架,揭示接触电阻对性能增益的关键作用,并给出增强发电的全局优化准则。
2025-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectricity in ternary rare-earth systems
报道了大量稀土化合物的晶体学数据、塞贝克系数、电阻和热导率,并讨论了近藤效应的表现形式。详细介绍了Yb_3Co_4Ge_(13)和Yb_3Co_4Sn_(13)化合物以及Yb_2CeCo_4Ge_(13)和Yb_2.3La_(0.7)Co_4Ge_(13)固溶体的热电性能。
2012-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of PbTe-CoSb3 bulk polycrystalline composite: the role of microstructure and interface thermal resistance
对PbTe-CoSb_3多晶复合材料的微观结构和界面热阻对热导率的影响进行了系统的实验和理论研究。特别讨论了分散相颗粒尺寸与界面热阻(R_{int})对声子热导率(κ_{ph})的关系。为此,制备了一系列不同CoSb_3颗粒尺寸的PbTe-CoSb_3多晶复合材料。结构(XRD)和微观结构分析(SEM/EDXS)证实了假定的化学和相组成。由PbTe和CoSb_3相的测量声速确定声阻抗差(ΔZ)。界面热阻(R_{int})的计算采用德拜模型,并与实验R_{int}一致。结果表明,当分散相(CoSb_3)的粒径小于临界值~ 230 nm时,复合材料的κ_{ph}可能会降低。这种关系的结论是至关重要的控制复合热电材料中的热传输现象。选择具有不同弹性性能(声阻抗)和小于Kapitza半径的颗粒尺寸的组分导致了具有设计热性能的复合TE材料工程的新方向
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
The influence of phonon thermal conductivity on thermoelectric figure of merit of bulk nanostructured materials with tunneling contacts
被认为是一种复合材料,它由导电纳米粒子分离的隧穿电介质势垒。从理论上研究了介质基体的声子热导率对该复合材料热电优值的影响。的范围内的值和障碍参数,可以导致热电优值大于统一的估计。讨论了空间电荷和隧穿势垒电流-电压关系的非线性对隧穿势垒电流-电压关系的影响。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the carrier dynamics of polymer composites with single and hybrid carbon nanotube fillers for improved thermoelectric performance
碳纳米管(CNT)在聚合物基质中的掺入为先进热电(TE)复合材料的开发提供了一个很好的平台。多年来,已经研究了几种CNT/聚合物复合材料配方,以最大限度地提高TE性能。同时,一些研究集中在CNT本身内的带电激子的衰减动力学和由此衍生的结构,旨在研究自由载流子的寿命和相应的复合过程。后一种物理现象在各种类型的能量转换和清除材料的性能中起着至关重要的作用。然而,到目前为止,还没有系统的研究组合的TE参数和关键的载流子动力学CNT内含有TE聚合物复合材料。在此,通过小规模熔融混合制备了基于聚碳酸酯(PC)和聚醚醚酮(PEEK)聚合物基体的具有单一和混杂CNT填料的各种复合材料。在相同的负载量下,与使用混合填料系统相比,在PC中添加单一填料导致更高的塞贝克系数和相似的电导率。相比之下,在PEEK复合材料中使用混合填料系统,可以达到比单一填料复合材料更高的功率因数。此外,利用超快激光时间分辨瞬态吸收光谱(TAS)研究了PC基复合材料的激子寿命和TE薄膜中自由载流子输运的物理起源。这项研究的结果揭示了有趣的TE参数和获得的载流子动力学之间的联系。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effective Thermal Conductivity of SrBi$_4$Ti$_4$O$_{15}$-La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$ Oxide composite: Role of Particle Size and Interface Thermal Resistance
提出了一种利用声阻抗失配和德拜模型降低热电复合材料热导率的新方法。讨论了界面热阻(R $_{int}$)与分散相粒径对复合材料k值的影响。特别地,研究了由作为基质的天然超晶格Aurivillius相(SrBi $_4$ Ti $_4$ O $_{15}$)和作为分散相的钙钛矿(La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_3$)组成的氧化物复合物的$κ$。当La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_3$的颗粒尺寸小于Kapitza半径($_K$)时,观察到复合物的$κ$的显著降低,甚至低于基质的$κ$,描绘了由于增加的表面与体积比,R $_{int}$在低于$_K$的颗粒尺寸中占主导地位。所得结果有可能为工程复合热电系统提供新的方向,具有所需的热导率和有前途的能量收集领域。
2020-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Application of flash method in the measurements of interfacial thermal resistance in layered and particulate composite materials
本文研究了利用闪蒸技术评价复合材料中各组分间界面热阻的可能性。这种测量被认为是两个变种,其中第一个是测量的ITR之间的两个粘结层的不同的材料已经研究过的各种研究人员。第二个测试的测量方法的目标是在确定ITR的颗粒复合材料与低和中等填料含量的基础上,其有效的导热系数。提出了这种测量方法,并对两种情况下的颗粒填充聚合物复合材料进行了测试。对于基体和填料的导热系数差异较小的聚合物/玻璃复合材料,得到了肯定的验证结果。对于填充有铝颗粒的聚合物,由于该方法中应用的有效介质模型严重低估了该材料的热导率,因此不可能评估样品中的平均ITR。调查证实,需要更准确的方法预测的宏观热性能的复合介质与高对比度的热导率的成分。扩展的文献研究表明,该方法可以适用于选定类别的工程材料。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Synergistic effect of workfunction and acoustic impedance mismatch for improved thermoelectric performance in GeTe/WC composite
复合材料的制备是有希望的电和热传输性能的同时优化,以实现改进的热电(TE)性能。本文研究了功函数和声阻抗失配(AIM)对(1-z)Ge_(0.87)Mn_(0.05)Sb_(0.08)Te/(z)WC复合材料TE性能的影响。特别地,制备了由Mn和Sb共掺杂GeTe作为基体和WC作为分散相组成的复合材料,并研究了其结构和TE性能。复合材料的电导率(σ)和Seebeck系数(α)随WC体积分数(z)的增加而同时增加,导致复合材料的功率因数(α^2σ)增加。σ的上升归因于复合物中载流子迁移率的增加。这是进一步建立从功函数测量使用开尔文探针力显微镜(KPFM)技术,也支持密度泛函理论(DFT)计算。Ge 0.87 Mn 0.05 Sb 0.08 Te和WC之间的弹性性质(声速)的差异导致高AIM,这导致相之间的大界面热阻(Rint)。Rint和Kapitza半径之间的相关性导致复合材料的声子热导率(κ_ph)降低,并使用Bruggeman非对称模型进行了讨论。声子色散计算进一步证实了复合材料中声子群速度的降低。对于z=0.010的(1-z)Ge0.87Mn0.05Sb0.08Te/(z)WC复合材料,由于α^2σ增大和κ_ph减小的同时作用,在773 K时的最大优值(zT)为1.93。这项研究表明,有希望在具有相似电子结构和不同弹性特性的各种复合材料中实现更高的zTav。
2021-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stabilization of lead-free bulk CsSnI$_3$ perovskite thermoelectrics via incorporating of TiS$_3$ nanoribbon clusters
本研究针对低温热电材料需求,探究将低维TiS$_3$掺入块体CsSnI$_3$钙钛矿的效果,发现少量添加可提升结构稳定性、抑制氧化并稳定电学性能,为稳定该钙钛矿热电性能提供了新途径与宝贵见解。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric Signal Enhancement by Reconciling the Spin Seebeck and Anomalous Nernst Effects in Ferromagnet/Non-magnet Multilayers
在热电装置中利用铁磁(FM)材料允许具有更简单的结构和/或电导率和热导率的独立控制,这可以进一步消除实现该技术的障碍。研究了FM/非磁性(NM)异质结构中的热电性,并将其作为NM材料和多层膜的函数。结果表明,通过适当选择自旋霍尔角与反常能斯特效应(ANE)符号相匹配的NM材料,可以增强由自旋塞贝克效应和反常能斯特效应(ANE)贡献的热电信号.此外,通过增加多层的数量,热电电压进一步增大,同时器件电阻减小。热电性能改善的实验观察可能为磁(或自旋)基热电器件的实现铺平道路。
2015-04-02 cond-mat.mtrl-sci
In-Plane fracture of laminated fiber reinforced composites with varying fracture resistance: experimental observations and numerical crack propagation simulations
采用变分多尺度内聚方法(VMCM)分析了纤维增强复合材料层合板面内断裂的一系列实验结果。VMCM的结果表明,试样的几何形状和载荷分布的纤维增强板的大规模桥接裂纹的扩展的影响。实验观察到的抗断裂性能的变化是通过比较实验和VMCM的几何缩放的单边缺口三点弯曲(SETB)标本的载荷-位移响应数值证实。结果阐明了这类材料的牵引分离关系的大小依赖性,即使在中等大小的标本,相反的传统理解,它是一种材料的属性。一个“自由桥接区”(不同于传统的“全桥接区”)的存在是公认的,并讨论了其对不断变化的断裂阻力的影响。数值模拟和随后的桥接区演变分析表明,VMCM在客观地模拟渐进裂纹扩展的多功能性,与传统的数值方案,如传统的凝聚力区建模,这需要一个先验知识的裂纹路径。
2015-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Room Temperature Coefficient of Resistance and Magneto-resistance of Ag-added La0.7Ca0.3-xBaxMnO3 Composites
本文报道了La 0.7 Ca 0.3-xBaxMnO 3 + Agy(x = 0.10,0.15和y = 0.0至0.40)(LCBMO+Ag)复合锰氧化物在接近室温的情况下具有增强的电阻温度系数(TCR)。所观察到的TCR的增强归因于复合材料中的晶粒生长和新的导电通道的打开。银添加也被发现,以提高晶粒内的磁阻。晶间MR,但是,被认为是减少与Ag添加。在室温下/接近室温下增强的TCR和MR分别打开了使用这种材料作为红外测辐射热和磁场传感器的可能性。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal Conductivity of Core-Shell Based Nanocomposites for Enhancing Thermoelectric ZT
从物理的角度提出了微分有效介质法(DEM),并将其用于计算核壳纳米块体复合材料的晶格热导率。从平均T矩阵单粒子近似扩展,DEM纳入了核壳纳米复合材料(CSN)的研究所必需的粒子间的影响。发现除了CSN中的粒内边界散射外,粒间边界散射也会降低纳米复合材料的热导率。因此,CSN保持改善热电无量纲优值系数ZT高于单片纳米体相的承诺。基于Si和SiGe的CSN用作说明性示例。
2013-06-26 cond-mat.mtrl-sci
The Vacancy Effect on Thermal Interface Resistance between Aluminum and Silicon by Molecular Dynamics
跨界面的热输运是微电子学、光子学和热电器件的重要问题,并且在过去已经在实验和理论上进行了研究。采用非平衡分子动力学(NEMD)方法计算了含纳米级空位的铝硅界面热阻(1/G)。计算中考虑了声子-声子耦合和电子-声子耦合。结果表明,空位的存在大大增加了界面热阻。研究和比较了空位的大小和类型的影响。不同类型/尺寸空位的结构,其性能有明显的差异。
2015-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Equivalent parameters for series thermoelectrics
我们研究了两个热电发生器(TEG)的热和电串联连接的接口处的工作物理过程。我们展示并解释了这些过程对系统性能的影响:等效串联电阻的推导产生了一个术语,其物理意义进行了彻底的讨论。我们证明,这一项必须存在的结果,在界面处的热连续性,因为它是相关的两个TEG之间的结温的变化作为电流变化的串联关联。然后,我们推导出一个表达式的等效系列的品质因数。最后,我们强调了强大的热/电对称性之间的并联和串联配置,我们比较我们的推导与最近发表的结果的并联配置。
2015-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Giant Interfacial Thermal Resistance Arising From Materials With Mismatched Phonon Structures
由于样品组合和方法的限制,以前的研究仅报道了室温下非常小的界面热阻。考虑到不匹配声子结构的重要性,我们报告的值高达$2*10^{-4}W^{-1}m^{2}K$,千倍以上的最高值报告日期。这使得复合材料中的热导率能够进行实质性的调整,并且不限制其他特性。我们的研究结果激发了新的设计策略,用于集成电路和热电复合材料的热控制,利用界面处的热传输。
2019-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Effects on Composite Nano Granular $Fe/TiO_{2-δ}$ Films
采用一种新的磁电响应函数测量技术,在低于50 K的温度下测量了纳米颗粒金属铁/纳米钛白复合膜的磁电效应。磁电电阻被定义为横向电压与偏置电流之比作为磁场的函数。与在50 K以上测得的反常霍尔电阻相反,在50 K以下的磁电电阻明显更大,并且相对于磁场反转$H\to -H$表现出均匀对称性。测量技术需要在膜复合物的平面中附接电极,以便测量作为偏置电流和外部磁场的函数的电压。据我们所知,该复合膜在低温($<$ 50 K)下表现出磁电效应,在高温($>$ 50 K)下表现出反常霍尔效应。
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of Pr3Rh4Sn13-type Yb3Co4Ge13 and Yb3Co4Sn13 compounds
报道了Yb_3Co_4Ge_(13)、Yb_3Co_4Sn_(13)、Yb_2CeCo_4Ge_(13)和Yb_2.3La_(0.7)Co_4Ge_(13)固溶体的晶体学数据和热电性能(240 ~ 380 K)。所有化合物的Seebeck系数、电阻和热导率在240 ~ 380 K范围内均随温度的升高而单调增加。Yb_3Co_4Sn_(13)的塞贝克系数S = 14 - 27 μV//K,Yb_3Co_4Ge_(13)的塞贝克系数S = -21 - -12 μV/K。Yb取代Yb_3Co_4Ge_(13)中的铈或镧使Seeebeck系数变为正值。Yb_3Co_4Sn_1_3具有Pr_3Rh_4Sn_1_3型化合物中最大的ZT参数。在240 ~ 380 K温度范围内,Yb 3Co 4Sn 13化合物的ZT参数从0.006增加到0.017。
2012-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Single-Crystal Growth and Thermoelectric Properties of Ge(Bi,Sb)4Te7
本文报道了10 ~ 300 K温度范围内的热电性能以及n型和p型GeBi_4 Te_7、GeSb_4 Te_7和Ge(Bi_(1-x)Sb_x)_4 Te_7固溶体单晶的生长。采用改进的Bridgman法生长了GeBi 4 Te 7单晶,并通过Sb替代Bi实现了p型行为。Ge(Bi 1-xSbx)4 Te 7固溶体的热电势范围为-117 muVK^-1至+160 muVK^-1。随着Sb含量的增加,从n型到p型的交叉是连续的,并且在x = 0.15处观察到。在所测试的n型和p型样品中,最高的热电效率分别为ZnT = 0.11和ZpT = 0.20。对于该合金系统中的最佳n-p耦合,在室温下的复合优值为ZnpT = 0.17。
2013-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Electrical conductivity of cellular Si/SiC ceramic composites prepared from plant precursors
在25-1073 K温度范围内测量了Si/SiC多孔陶瓷复合材料的电导率(sigma_dc),在25-300 K温度范围内测量了热电势(S)。值得注意的是,通过仿生途径开发的这些细胞化合物-其中陶瓷系统在保留天然模板的结构复杂性的植物生物模板内生长-被发现表现出与通过常规陶瓷途径制备的系统相当或甚至更好的优异的机械、热和电性能。平行测量的电导率(sigma||)和垂直于原生植物的生长轴(σ +),描绘了几乎与温度无关的各向异性(σ +/σ||),而热电势几乎是各向同性的。在整个温度范围内的电荷传导被发现密切遵循可变范围跳跃(VRH)机制。电导率各向异性似乎主要由生物模板的独特微细胞形态驱动,其可以在许多电应用中被利用。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Large thermoelectric figure of merit in graphene layered devices at low temperature
纳米结构材料已经成为提高热电(TE)器件的品质因数(ZT)的替代方案。石墨烯表现出高的导电性(面内),这是高ZT所必需的;然而,这种效果被其令人印象深刻的导热性抵消。在这项工作中,TE分层设备组成的电化学剥离的石墨烯(EEG)和声子阻挡材料,如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS),聚苯胺(PANI)和金纳米粒子(AuNPs)在界面处制备。使用瞬态哈曼方法(THM)在跨平面方向测量每个器件的品质因数ZT,并使用基于AFM的测量进行补充。结果表明,在纳米尺度下,器件具有显著的高ZT值(0.81 < ZT < 2.45),这与器件的形貌、表面电位、电容梯度和电阻直接相关。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectrics: from Longitudinal to Transverse
在这篇文章中,我们展示了横向热电发电的基本原理和最新进展,在横向热电发电中,在垂直于所施加的温度梯度的方向上产生热电势。横向温差发电是凝聚态物理的核心课题之一,是解决温差发电器中接触电阻长期存在的技术难题的突破性途径。本文综述了目前已知的六种驱动机制:普通能斯特效应、反常能斯特效应、角极材料、自旋Seebeck效应、Seebeck驱动的横向热电产生和($p \times n$)型多层膜。本文总结了这些横向热电效应的原理和功能,并讨论了它们作为“未来能源”的潜力。
2022-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Ho-doped Bi1-xSbx
Seebeck系数,电介电常数,总热导率,和磁化强度的报告温度为5和350 K之间的n型Bi 0.88Sb 0.12纳米复合合金Ho掺杂在0,1和3%的原子水平。使用直流热压法制备的合金,并示出为单相的平均晶粒尺寸为900 nm的两个Ho含量。发现母体化合物在231 K时具有最大ZT = 0.28,而掺杂1% Ho使ZT最大值在221 K时增加到0.31,而掺杂3%的样品抑制了ZT最大值在260 K时为0.24。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Percolation model for a selective response of the resistance of composite semiconducting np-systems towards reducing gases
它示出的两个组件的逾渗模型可以解释实验观察到的行为,即,由烧结的纳米晶体半导体n-和p-晶粒的混合物建立的网络可以表现出选择性的行为,即响应电阻增加时,暴露于还原气体A和响应于另一种还原气体B的电阻降低。为此,一个简单的模型是基于现实的假设上的粮食表面的反应。电阻的计算与NN-,PP-和NP-晶粒之间的键和结果被发现在非常好的协议与实验的随机行走模拟。与以前的假设相反,np键是获得这种一致性的关键。
2014-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
High-temperature cyclic oxidation kinetics and microstructural transition mechanisms of Ti-6Al-4V composites reinforced with hybrid (TiC+TiB) networks
采用反应热压工艺制备了(TiC+TiB)混杂网络增强Ti-6Al-4V复合材料,研究了其显微组织特征和高温抗氧化性能。混合相的不均匀分布导致了α-Ti基体相的应力诱导晶粒细化,而添加剂界面上的异质形核进一步促进了这种细化。HRTEM分析表明,TiB和α-Ti相的晶体学取向关系为(201)TiB//(-1100)α-Ti +[11-2]//[0001] α-Ti,而TiC和α-Ti相保持(-200)TiC//(-2110)α-Ti和[001]TiC//[01-10] α-Ti的相互关系。在873、973和1073 K下100 h的循环氧化过程中,混杂增强Ti-6Al-4V/(TiC+TiB)复合材料的抗氧化性能优于烧结基体合金和单独添加TiC或TiB的两种复合材料。混合粉末体积分数比基体合金粉末粒度对提高合金抗氧化性能的影响更大。当温度从873 K升高到1073 K时,氧化动力学由近似抛物线型经过拟线性趋势转变为最终的线性模式。这对应于从连续的保护膜到部分受损层的氧化物鳞片的形态转变,并最终以交替的氧化铝和金红石多层膜的完整speries结束。提出了一个描述氧化膜生长过程的唯象模型。研究发现,热应力的释放、氧扩散的抑制和氧化物附着的固定是混杂增强复合材料抗氧化性能提高的三个主要机制。
2017-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Superconducting and thermoelectric properties of new layered Superconductor Bi4O4S3
以Bi、S和Bi_2O_3粉末为原料,采用固相反应法一步合成了新型层状超导体Bi_4O_4S_3多晶样品。通过电输运和磁测量确定了超导转变温度(Tconset=4.5 K)、零电阻转变温度(Tc0=4.07 K)和抗磁转变温度(4.02 K,H=10 Oe)。此外,我们的研究结果表明一个典型的II型超导体的行为。此外,在300K时,Bi_4O_4S_3具有很大的热电效应,其无量纲热电优值(ZT)约为0.03,表明Bi_4O_4S_3是一种很有潜力的热电材料。
2012-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Metal to insulator transition, colossal Seebeck coefficient and ultralow thermal conductivity in solution-processed monodispersed nickel nanoparticles
我们在这里报告金属到绝缘体的转变,巨大的塞贝克系数和超低的热导率(其体积值的0.0057分之一,显着小于许多众所周知的热电材料和硅,显示在热电,电子和光子学的散热的潜在应用)在单分散的良好特征的Ni纳米粒子。因此,热电功率因数和品质因数显着增强相比,他们的散装对应。有趣的是,已经观察到从金属到半导体到最终电绝缘行为的系统交叉,大的负电阻温度系数和n型导电到p型导电的颗粒尺寸减小。这些结果主要归因于金属/有机物界面的形成、局域电子密度的增强以及各种缺陷对电子和声子的多尺度散射。因此,这项研究将开辟一条新的途径,使更好的热电通过纳入这样的纳米粒子在半导体主机。
2020-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, processing and transport properties of cubic and trigonal solid solutions in the Mg-Si-Sn system
Mg-Si-Sn固溶体具有有趣且有用的半导体性质,特别是对于热电应用。虽然已经通过各种方法制备了立方固溶体,但是还没有报道具有三方晶体结构的固溶体。我们采用高能球磨和电流活化压力辅助致密化(CAPAD)的组合,诱导和完成从立方相到三角相的相变,形成致密的三角复合材料。这是首次在Mg-Si-Sn合金中成功制备出三方相。此外,我们报告的立方和三角形复合材料的输运性质在160至400 K范围内测量。的三角形复合材料的导电性是几倍高相比,立方对应物,而热导率较低,但在以前报道的Mg-Si-Sn材料的范围内。三角形复合材料的塞贝克系数低于立方样品,导致低ZT值。然而,立方样品的ZT高于先前报道的未掺杂的Mg-Si-Sn固溶体,这对于热电应用是有希望的。
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling Electroresistance in Ferroelectric Tunnel Junctions with a Composite Barrier
隧道电阻(TER)效应是与铁电势垒层中的极化反转相关联的铁电隧道结(FTJ)的电阻的变化。在这里,我们预测,FTJ的复合屏障,结合了功能性铁电膜和非极性电介质的薄层可以表现出显着增强TER。由于静电势随着极化反转而变化,非极性电介质势垒充当将其势垒高度从低值改变到高值的开关。预测的TER值很大,表明在铁电体的矫顽电场作用下,FTJ的电阻可以发生多个数量级的变化。
2009-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative Nanoscale Mapping of Three-Phase Thermal Conductivities in Filled Skutterudites via Scanning Thermal Microscopy
在过去的二十年中,纳米结构范例已成功地应用于广泛的热电材料中,导致热导率显著降低和优异的热电性能。然而,这些进展已经完成,没有直接调查的本地热电性能,即使本地电流可以映射具有高空间分辨率。事实上,目前还缺乏一种有效的方法将宏观热电性能与局部微观结构和性能联系起来。在这里,我们表明,局部热导率可以定量映射,具有良好的精度,纳米分辨率,和一对一的对应关系的微观结构,使用三相方钴矿作为模型系统。结合有限元模拟的扫描热显微镜显示样品的电导率和探针电阻之间的密切相关性,使我们能够区分跨越数量级的热导率,但解决整个相界面的热变化与小的对比度。因此,该技术提供了一个强大的工具,以关联局部的热导率,微观结构和宏观性质的纳米结构材料一般,特别是纳米结构热电。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning unveils the materials physical properties driving thermoelectric generators efficiency: half-Heuslers case
提出基于机器学习与遗传算法的方法,通过5个参数直接评估并优化热电发电机效率,揭示载流子密度为Half-Heusler基TEG的最关键因素。
2024-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Magneto Transport of high TCR (temperature coefficient of resistance) La2/3Ca1/3MnO3: Ag Polycrystalline Composites
本文报道了La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3:Ag_x多晶复合材料(x = 0.0,0.1,0.2,0.3和0.4)的合成、微观结构、磁输运和磁化强度。Ag的加入显著提高了铁磁转变附近的电阻温度系数。FM转变温度(TFM)也略有增加与Ag添加。磁输运测量显示,磁阻MR被发现是最大的TFM附近。此外,在7特斯拉的施加场中,对于较高银添加的样品,在300 K以上看到高达60%的增加的MR。在TFM附近观察到尖锐的TCR,其中Ag(0.4)样品的最高值高达15%,这比目前的原始样品高一个数量级,并且是任何多晶LCMO化合物报道的最佳值。增加TCR,TFM和显着高于室温MR的La 2/3Ca 1/3 MnO 3:Agx复合材料的基础上,解释了改善晶粒尺寸和连接性与基体中的银添加。更好的耦合FM域和近导电晶界引起的La 2/3Ca 1/3 MnO 3锰氧化物的物理性能的改善。
2006-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural characterization of APPJ treated Bismaleimide coatings and heat treated Titania-BMI
双马来酰亚胺(BMI)是主要用于航空航天应用的热固性聚合物,具有尺寸稳定性、低收缩性、耐化学性、耐火性、良好的机械性能和对各种溶剂、酸和水的高耐受性。BMI可作为Homide 250商购获得。BMI涂层也用于防腐蚀。采用真空蒸发法对双马来酰亚胺(BMI)进行了金属化处理,以防止飞行器机体中的空间电荷积累。添加无机材料如金属氧化物可以影响聚合物作为无机-有机复合物的性质。有机-离子有机复合材料在电子、光学、化学和医学等领域有着广泛的应用。钛白(TiO 2,Titania)具有广泛的应用,从纳米晶、染料敏化太阳能电池到光学涂层和电子产品。采用化学法制备了BMI-TiO 2复合材料。采用氦气的大气压等离子体射流(APPJ)对BMI进行了处理。对不同温度下制备的复合体系的XRD和FTIR研究表明了其结晶和结构构型。
2016-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Morphology-engineered nanostructured silver- and antimony-telluride films for flexible thermoelectric generators
Indian Institute of Technology Mandi(印度理工学院曼迪分校);Rensselaer Polytechnic Institute(伦斯勒理工学院);Uppsala University(乌普萨拉大学)
本研究通过结构工程化银-锑碲薄膜实现了柔性热电发电机的高性能发电,通过掺杂和形态优化显著提升了功率因子和输出性能。
2025-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure and properties of Cu-Sn-Zn-TiO2 Nano-composite coatings on mild steel
Cu-Sn-Zn镀层具有良好的导电性、耐蚀性和可焊性等优点,在工业上得到了广泛的应用。为了进一步提高Cu-Sn-Zn镀层的力学性能,采用粉末强化法制备了不同TiO 2含量的Cu-Sn-Zn-TiO 2纳米复合镀层。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了Cu-Sn-Zn-TiO 2纳米复合镀层的微观结构。研究了涂层的力学性能,包括显微硬度和耐磨性。结果表明,纳米TiO 2的加入对Cu-Sn-Zn镀层的性能有显著影响。添加1g/L的TiO 2后,Cu-Sn-Zn镀层的显微硬度由330 HV提高到383 HV。涂层的耐蚀性也得到了提高。研究了TiO 2纳米粒子浓度对Cu-Sn-Zn-TiO 2纳米复合镀层的组织结构、力学性能和耐蚀性的影响。
2017-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Apparent nonreciprocal transport in FeSe bulk crystals
本研究通过对FeSe块体晶体的交直流电阻测量,发现观测到的类非互易输运二次谐波信号源于电流接触焦耳热的热电效应,而非本征效应,与相关FeSe薄片器件研究结论一致。
2025-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Realizing record-high transverse thermoelectric figure of merit at room temperature in artificially tilted multilayers based on high power factor NiFe alloy
National Institute for Materials Science(物质材料研究机构);University of Tsukuba(筑波大学);The University of Tokyo(东京大学);Resonac Corporation(瑞萨科株式会社)
该研究基于高功率因数NiFe合金设计人工倾斜多层膜,在室温无外磁场下实现创纪录的横向热电优值zᵧₓT=0.36,为室温横向热电材料的实用化奠定基础。
2026-08-17 cond-mat.mtrl-sci