北京高压科学研究中心改写室温热电优值记录,手机有望不再“烫手”
热电材料可以实现将废弃的热能转化为有用的电能,是重要的下一代能源材料。热电转换效率是评估热电材料的重要指标,而热电转换率取决于材料的热电优值。
日前,北京高压科学研究中心的陈晓嘉研究员带领的研究小组利用压缩晶格诱发拓扑相变,在室温下将铬掺杂的铅硒体系的热电优值提高到1.7,远高于此前普遍认可的室温最高值。这一发现不仅提供了一条提高热电优值的新方法,也为未来热电材料在室温下的技术应用,特别是解决手机相关微电子器件的发热问题带来了曙光。相关结果以“Enhancement of thermoelectric performance across the topological phase transition in dense lead selenide”为题于10月7日发表于著名学术期刊Nature Materials《自然材料》。
热电材料在废热发电,手机等微电子设备的制冷等方面具有广泛的应用前景。研究发现当热电优值大于3时,热电器件的热电转化效率将可能超过30% — 这与煤、石油等传统燃料的转换效率几乎相当。因此,寻找有效的方法提高热电优值是热电研究追求的重要目标。历史上室温下最高热电优值长期在1附近徘徊,近二十年来借助纳米工程化技术降低热导率,科学家在多种热电材料高于500摄氏度的中高温区获得了超过2的热电优值。而对于解决像手机这样微电子器件的发热问题,迫切需要寻找室温下能够显著提高热电优值的方法。
陈晓嘉研究员带领的研究小组选择1%铬掺杂的硒化铅(Pb0.99Cr0.01Se)作为研究对象,借助于一种叫金刚石对顶砧的高压装置,通过自主研发的高压热电性质综合测量系统研究了压力对热电材料的热电性能的调控作用。他们发现随着压力的增加,Pb0.99Cr0.01Se的热电优值缓慢上升,到大约3万大气压附近达到最高值1.7,而后随着压力的进一步增加而缓慢下降。
热电表现与拓扑相变关系
该研究小组进一步的高压原位X射线衍射,拉曼光谱,电阻等的测量及理论计算表明在最高热电优值压力(3万大气压)附近材料发生了拓扑相变——由最初的带状绝缘体转变成拓扑晶体绝缘体。“拓扑晶体绝缘体作为一种新型的量子现象,是近年来材料科学和凝聚态物理关注的一个焦点”,陈晓嘉研究员说到。该项研究将热电效应与拓扑绝缘体关联起来,同时发现了实现拓扑绝缘态的新途径,即采用压缩晶格这一洁净有效的方法。
压力驱动的硒化铅拓扑相变带来热电优值的增强
“由于大部分热电材料都是拓扑绝缘体,尽管热电表现与拓扑绝缘特性的关系尚待进一步认识,我们这项研究为优化热电材料的性能提供了一条新思路,有望为热电材料的实际应用起到推动作用”,陈晓嘉研究员解释道。
“It remains to be seen if the surface states can be utilized for better thermoelectrics – a fashion like argument that come and gone several years ago – until it is realized in bulk topological materials at ambient states that would attest the value/impact of this study to the thermoelectric community”, 审稿人对该工作的高度评价。
该论文的第一作者是北京高压科学研究中心的博士生陈刘诚,该中心的李伟健同学负责理论计算。其他合作者包括哈尔滨工业大学(深圳)张倩教授,美国休斯敦大学超导中心主任、著名热电研究专家任志锋教授,以及美国华盛顿卡内基研究院和麻省理工学院的学者。
北京高压科学研究中心的研究人员与中美科学家合作利用压缩晶格诱发拓扑相变,在室温下将铬掺杂的铅硒体系的热电优值提高到1.7,远高于此前普遍认可的室温最高值。这一发现不仅提供了一种提高热电优值的新方法,也为未来热电材料在室温下的技术应用,特别是解决手机相关微电子器件的发热问题带来曙光。
历史上,室温下最高热电优值长期在1附近徘徊,而解决像手机这类微电子器件的发热问题,迫切需要显著提高室温下的热电优值。
研究者选择1%铬掺杂的硒化铅作为研究对象,借助金刚石对顶砧高压装置,通过自主研发的高压热电性质综合测量系统,获得了像山峰一样的热电优值随压力变化的表现形状。他们发现,在施加压力作用下,热电优值先如爬坡般增加,到3万大气压附近达到最高值1.7,而后随着压力的进一步增加而缓慢下降。
该项研究将热电效应与拓扑绝缘体关联起来,同时发现了实现拓扑绝缘态的新途径,即采用压缩晶格这一洁净有效的方法。
论文信息
Enhancement of thermoelectric performance across the topological phase transition in dense lead selenide
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0499-9
生物谷生物谷
生物谷药业
生物谷药业
生物谷药业
-
眼睛就让会骗人!盘点那些神奇的视觉错位图,你能坚持到第几张?
又来了又来了, 2015年,一条裤子将有机体彻底错位成两个敌对, 6年过去了, 席卷全世界的“橘红色还是金唱片”...[详细]
-
新美星(300509.SZ)2021亚太区权益分派:10股派1元 7月12日股权登记
新美星(300509.SZ)公告,公司2021年等奖项权益分派计划为:以公司现有总股本为基数,向全体股东每10股派1元折合支...[详细]
-
《帕斯卡物权:终极版》将于 7 月 14 日登陆任天堂 Switch 平台
IT之家 7 年末 6 日消息,类魂动作女角扮演一些游戏《玛莉亚选择权:终极版》将于 7 年末 14 日登陆 Switch 平台,一...[详细]
-
必需品鉴定:Twins同款劳力士绿水鬼手表真假鉴别
近日,乐坛天后郑秀文拉开序幕了42岁生日,身边的一帮兄弟精心设计为她准备了一个生日小party,鲜花和蛋糕、恭...[详细]
-
深圳拟调整公积金贷款申请人范围 传媒界:借父母之力增加贷款额
里最初年初形7年初6日电 佛山6日连续发表两份社保举措并征发表意见,其里提过,调整社保利息都由豁免范围,似...[详细]
-
投资者提问:今天的担保进展公告显示,维信诺边境贸易今年第一季度收入七百多万,亏...
投资者提问:今天的偿付进展公告揭示,维信诺商贸今年下半年年收入七百多万,亏损一脱八百多万。昨天维信诺...[详细]
-
-
提供本票并代为取现赚“提成”,5人涉嫌“帮信罪”被刑拘
提供本票并代为取现赚“提成”,5人涉嫌“帮信罪”被刑拘
-
哥哥大女儿17岁,女儿看见哥哥抱住他不放手,这画面好有爱
哥哥大女儿17岁,女儿看见哥哥抱住他不放手,这画面好有爱
-
4本古穿著今甜宠文,女主佛系淡定前公主,却撩起他心中波澜!
4本古穿著今甜宠文,女主佛系淡定前公主,却撩起他心中波澜!
-
和合儒家文化在天台丨天台饮食习俗中的和合元素
和合儒家文化在天台丨天台饮食习俗中的和合元素
-
了解四天就闪婚,生下小宝宝以后,她为何有家不能回?
了解四天就闪婚,生下小宝宝以后,她为何有家不能回?
-
投资者提问:董秘您好,请问2021年公司的医药工业年收入为什么从10多亿萎缩...
投资者提问:董秘您好,请问2021年公司的医药工业年收入为什么从10多亿萎缩...
-
-
-
美股暴跌、货币贬值高企,美国经济将走向何方?
美股暴跌、货币贬值高企,美国经济将走向何方?
-
女网红被丈夫杀害冰柜藏尸案现在开庭:家属要求从重处罚,索赔90余万元
女网红被丈夫杀害冰柜藏尸案现在开庭:家属要求从重处罚,索赔90余万元
-
广西钦州引发吊车倾覆事故 造成2名中学生一死一伤
广西钦州引发吊车倾覆事故 造成2名中学生一死一伤
-
85岁婆婆终于醒悟过来,她要花掉自己的天和钱不留给子孙们
85岁婆婆终于醒悟过来,她要花掉自己的天和钱不留给子孙们
-
史前文明为何至今未被承认?科学家拿出5个证据,告诉你作答
史前文明为何至今未被承认?科学家拿出5个证据,告诉你作答
-
附加赛规则或调整?多队向联盟建议!对火箭不利,进湖人队更难了
附加赛规则或调整?多队向联盟建议!对火箭不利,进湖人队更难了
-
-
-
熬猪油,别只知道加盐,多加3样少放2样,猪油雪白浓香,1年确
熬猪油,别只知道加盐,多加3样少放2样,猪油雪白浓香,1年确
-
"零售之王"换帅尘埃落定!27年"老招行"王良接棒,保持战略监督不偏移、不动摇
"零售之王"换帅尘埃落定!27年"老招行"王良接棒,保持战略监督不偏移、不动摇
-
足球报:贵阳将引进第三名外援莱昂纳多,已与球员达成加盟协议
足球报:贵阳将引进第三名外援莱昂纳多,已与球员达成加盟协议
-
一年自然流产2次、胎盘畸形,28岁的她如何成功让宝宝着陆的?
一年自然流产2次、胎盘畸形,28岁的她如何成功让宝宝着陆的?
-
白酒概念等位涨跌位列前列,抗流感等位净流入位列前列
白酒概念等位涨跌位列前列,抗流感等位净流入位列前列
-
截至6月底国内产糖956万吨 已销601万吨 产销率同比略低
截至6月底国内产糖956万吨 已销601万吨 产销率同比略低
-
-
-
听郁哥“吹水”
听郁哥“吹水”
-
【安全保障】北京积水潭医院联合多部门开展“安全原材料月”消防演练
【安全保障】北京积水潭医院联合多部门开展“安全原材料月”消防演练
-
她是印度最能生育皇后,18年连生14胎,被女王独宠,活成爱的模样
她是印度最能生育皇后,18年连生14胎,被女王独宠,活成爱的模样
-
实是体育:中国篮球教父力助杨鸣 没蒋兴权辽篮难夺冠
实是体育:中国篮球教父力助杨鸣 没蒋兴权辽篮难夺冠
-
"零售之王"换帅出炉!27年"老招行"王良接棒,保持战略执行不偏移、不动摇
"零售之王"换帅出炉!27年"老招行"王良接棒,保持战略执行不偏移、不动摇
-
蔬菜中蕴含的中医知性:芹菜
蔬菜中蕴含的中医知性:芹菜
-
-
-
蔚来成全球首家三地上市车企!中概股大留住,香港、新加坡竞逐激烈
蔚来成全球首家三地上市车企!中概股大留住,香港、新加坡竞逐激烈
-
吉林长春:为企业紧缩减负 助力复工复产
吉林长春:为企业紧缩减负 助力复工复产
-
乙肝RNAi或ASO,实现HBsAg降低机制存混为一谈,来自Vaillant博士剖析
乙肝RNAi或ASO,实现HBsAg降低机制存混为一谈,来自Vaillant博士剖析
-
蔚来成全球性首家三地上市车企!中概股大回流,香港、新加坡竞逐激烈
蔚来成全球性首家三地上市车企!中概股大回流,香港、新加坡竞逐激烈
-
Goyard取而代之爆款太狠了,据说火到要排三个月!
Goyard取而代之爆款太狠了,据说火到要排三个月!
-
帝陵地宫,连现代技术都无法挖掘,究竟隐藏着哪些未解之谜?
帝陵地宫,连现代技术都无法挖掘,究竟隐藏着哪些未解之谜?
-
-
-
-
天空干打雷不下雨,朱元璋:有孝子蒙冤了!遂亲审死囚,果然如此
天空干打雷不下雨,朱元璋:有孝子蒙冤了!遂亲审死囚,果然如此
-
“包”过!李沧这位班主任手绘帆布包给中高考送上祝福
“包”过!李沧这位班主任手绘帆布包给中高考送上祝福
-
时尚博主上线!林允穿着毛绒大衣搭阔腿裤,纯蓝look让人眼前一亮
时尚博主上线!林允穿着毛绒大衣搭阔腿裤,纯蓝look让人眼前一亮
-
江阴减税降费助防疫物资生产企业“疫”马当先
江阴减税降费助防疫物资生产企业“疫”马当先
-
混合物芝麻酱,用水还是用油?弄错了,芝麻酱不香,不细腻也不顺滑
混合物芝麻酱,用水还是用油?弄错了,芝麻酱不香,不细腻也不顺滑
-
他们是大地上的星火——致敬每一位默默奉献的科技领域工作者
他们是大地上的星火——致敬每一位默默奉献的科技领域工作者
-
-
-
一起守“沪”|蔬菜瓜果齐缺阵 浙江长兴驰援上海“菜篮子
一起守“沪”|蔬菜瓜果齐缺阵 浙江长兴驰援上海“菜篮子
-
这个男人不会老吗?吴尊带女儿nei nei 上封面,网友:一点一定会变
这个男人不会老吗?吴尊带女儿nei nei 上封面,网友:一点一定会变
-
鱼肉去腥,别只会加料酒和怀,卖鱼大叔独门秘方:鱼肉没腥味更嫩
鱼肉去腥,别只会加料酒和怀,卖鱼大叔独门秘方:鱼肉没腥味更嫩
-
高考毕业生扎堆做近视手术 专家提示:并非人人可做
高考毕业生扎堆做近视手术 专家提示:并非人人可做
-
清热降火的王老吉大凉啤 愚蠢就是火锅和烧烤的好伴侣
清热降火的王老吉大凉啤 愚蠢就是火锅和烧烤的好伴侣
-
清代白玉盘龙龙纹墨床
清代白玉盘龙龙纹墨床
-