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武汉大学熊锐教授应邀莅临十博体育APP讲学
时间:2019-12-04 09:38:25 来源:十博体育APP官网发布:十博体育APP官网发布: 通信电子学院 阅读次数: 作者:
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  122日下午,应通信与电子学院和科研处邀请,武汉大学物理科学与技术学院熊锐教授(博士生导师)莅临十博体育APP,在枫林校区图书馆迎宾厅做了课题为高性能热电材料的制备及计算》的学术讲座,报告吸引了全校相关专业的老师、学生到场聆听学习。


  熊锐教授首先介绍了热电的研究背景,热电材料具有实现热电转化的能力,可以应用在发电、固体制冷等领域。举了Seebeck效应和Peltier效应,提出ZT值的公式以及和转换效率的关系。接着介绍了热电材料研究现状和瓶颈,因为电导率会伴随着Seebeck系数的增加而减小,同时根据维德曼-弗兰兹定律,电导率会随着热导率的增加而增加。然后提出了优化热电性能途径,如通过多能谷效应,能带简并,共振能级和多尺度声子散射等方法。低维热电材料中,量子局域效应可以增加功率因子,晶界散射声子降低晶格热导率,低维化可以用来选择性地散射声子而不大幅度地降低电导率从而使ZT值增加。继而介绍了关于Sb2Te3PEDOT复合的一些工作(Sb2Te3-PEDOTSb2Te3/PEDOT/Sb2Te3)。首先Sb2Te3-PEDOT复合材料是先将Sb2Te3压成片,然后将它放进PEDOT溶液中,让PEDOT通过渗透作用进入Sb2Te3的孔隙中。因为声子的热导率与声子的运输和散射有关,在这种复合材料中Sb2Te3可以分散携带的声子。此外PEDOT也可以看作是散射中心,可以将声子散射开来,在两相之间的大量的中尺度边界也会增加声子的散射,能够使声子导热系数降低。所以通过复合PEDOT降低热导率来提高热电性能,并且在523K时随着热循环次数的增加,复合材料的导热系数也逐渐增大,达到饱和状态,说明Sb2Te3-PEDOT复合材料具有较好的热稳定性。Sb2Te3/PEDOT/Sb2Te3复合材料通过宏观的夹层结构来使得到与超晶格薄膜相结合的多层热电材料,因为PEDOT是电导和热阻材料,通过插入PEDOT层来使平行方向电导率提高,垂直方向热导率降低,PEDOT提供了电子通道,所以电导率随厚度增加而升高,Seebeck系数随厚度增加而降低。由于PEDOT对声子有极大的散射作用,会使热导率降低,最终使得ZT值增加。接着提到了新型锑化物热电材料,提出解决两个瓶颈的方案,针对σ耦合的问题,可以通过纳米化低维度技术,降低晶格热导率。Seebeck系数耦合的问题,可以通过能带工程调控载流子浓度,改善能带结构。接着通过大量第一原理性方法的计算来探寻两种优化ZT值方法的有效性,讲述了一些拓扑结构中的CBVB的关系,以及受到压力作用之后CBVB带隙的变化等。此次熊锐教授做的关于热电材料的制备及计算报告不仅让在座的师生认识了一类新的研究方向和理论计算,更为目前的热电材料的制备提供了新的研究思路及解决方案。

  报告结束后,在座的师生积极提问,熊锐教授也对师生所提出的疑问进行了耐心的解答和交流。

  熊锐,武汉大学、教授、博士生导师,1989年本科毕业于武汉大学物理系,1999年于华中科技大学电子科学与技术系获博士学位,2003-2004年加拿大Guelph大学访问学者,2015-2016年国家自然科学基金委数理学部流动编制项目主任,现任武汉大学物理科学与技术学院教授。在相关领域承担及完成国家科技重大专项、国家自然科学基金等多个项目,共发表学术论文100余篇,在读硕士、博士生20余人。

  目前的研究领域包括:凝聚态物质中的相变及轨道、电荷、自旋有序等丰富的物理学行为;自旋电子学相关的自旋转移、自旋相互作用、自旋翻转及驱动以及相关的自旋纳米器件的原理、制备和性能;热电和介电材料及器件的机理、设计及性能等,并在Electrochim. Acta, ACS Sustain.Chem.Eng.,Appl.Phys.Lett.,ACS Appl.Mater.Interfaces等杂志上发表论文100余篇。

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