中國儲能網(wǎng)訊：熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)作為一種清潔能源技術(shù)在國際上備受關(guān)注，有望為提高能源的利用率和緩解環(huán)境污染問題提供一種綜合協(xié)調(diào)的方案。熱電材料的轉(zhuǎn)換效率由無量綱的熱電優(yōu)值ZT(=S2σT/κ)來表征，其中S和σ是材料的Seebeck系數(shù)和電導率，S2σ稱為功率因子，T為絕對溫度，κ為熱導率，包括電子熱導率和晶格熱導率。獲得高熱電優(yōu)值可以通過提高Seebeck系數(shù)和電導率，降低熱導率來實現(xiàn)。
近年來，銅基類金剛石結(jié)構(gòu)化合物由于具有很低的晶格熱導率引起了熱電研究領域的關(guān)注。晶格熱導率由聲子熱容、聲子群速度和聲子壽命決定。Cu2GeSe3具有與Ge類似的四配位鍵合結(jié)構(gòu)，它們具有差不多的熱容，然而Cu2GeSe3的室溫熱導率僅有2.4W/mK。之前的實驗研究中，人們推測Cu2GeSe3中原子振動具有很強的非諧性，從而導致了如此低的熱導率。
中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所近期用第一性原理計算研究了Cu2GeSe3的晶格動力學和熱學性質(zhì)，計算得到的聲子譜、熱容和熱導率與實驗相符。他們還計算了Cu2GeSe3中表征原子振動非諧性的格林愛森常數(shù)，發(fā)現(xiàn)其比之前推測值低很多，他們認為強非諧性不足以解釋其低熱導率，進一步分析了其振動特性，發(fā)現(xiàn)決定熱導率的低頻振動主要來自于Cu和Se振動的貢獻，研究人員從成鍵特性出發(fā)探討了Cu2GeSe3低熱導率的來源，揭示了Cu-Se弱共價鍵導致其低熱導率的物理機理。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于《歐洲物理快報》（EPL 109, 47004 (2015)）。
該研究工作得到了國家自然科學基金（11234012，11404348，11404350）、中國博士后基金（2014M561796）、浙江省博士后科研項目擇優(yōu)資助（BSH1402080）、寧波市自然科學基金（2014A610008）和寧波市科技創(chuàng)新團隊（2014B82004）的支持。
寧波材料所揭示Cu2GeSe3熱電材料的低熱導率機理
