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《中国研究团队开发出新型高效热电材料》

  • 来源专题：先进材料
  • 编译者： 李丹
  • 发布时间：2024-05-24

  • 转自全球技术地图，消息来源材料人：https://mp.weixin.qq.com/s/uoDvIT4hmDs8XNM0EyJBfA

    据材料人4月8日消息，中国南方科技大学何佳清教授团队通过依赖于伪纳米结构和各种形式掺杂的陷孔释放机制，提高了p型PbTe基热电材料和模块的热电性能。由于电和热传输特性的强烈纠缠，开发高效热电器件具有挑战性，研究团队在p型碲化铅（PbTe）基材料中实现了空位簇的伪纳米结构和捕获空穴释放的动态载流子调节，在850 K时实现了高达2.8的峰值zT值，在300至850 K时实现了1.65的平均zT值，这两个值都是所有报道的p型PbTe系统中的最高值。此外，研究团队在自制分段模块中在554 K的温度梯度下获得了高达约15.5%的能量转换效率。这些值是已报道的最高值，证明了热电技术中温应用的开发潜力。相关研究成果发表于《Science》期刊。

  • 原文来源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj8175
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    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
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    • 5G技术的发展将带来更可靠和更低延时的信息交互，人机沟通将更为流畅与便捷，物联网也将在日常生活、工业生产以及智慧城市的构建中发挥更为重要的作用。与此同时，通讯技术的革新也会让周围的电磁环境变得更为复杂，这对电磁防护材料，特别是对可见光透明的电磁防护材料提出了更高的要求。而5G向具有更大带宽、更高传输速度的毫米波技术发展的趋势，对现有透明电磁防护材料体系在防护带宽、工作波段、可见光透过率和电磁屏蔽效能等方面提出了更高要求和更大挑战。 针对这一问题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性光电材料研究团队在前期超薄金属研究基础上，通过材料优化与结构设计创新，同时引入了光学减反和法布里-珀罗干涉这两种机制，如图1所示，在可见光波段获得了与衬底材料相接近的约为90%的峰值透过率，在10-40GHz的超宽频域范围内达到了60dB左右的电磁屏蔽效能。当前团队正致力进一步提升其关键技术指标，同时开展该材料的中试制备。完成了从100mm×100mm的实验室小样至幅宽为600mm的中试技术验证，如图2所示，现已具备小批量供货能力，其有效性及稳定性也已在射频器件应用中得到了证实。 图1 可实现可见光550纳米波长透过率接近90%和10-40GHz频段电磁屏蔽效能达到60dB的透明电磁防护材料 图2 (a) 实验室制备的100mm×100mm小样和 (b) 幅宽600mm的柔性透明电磁防护材料中试样品 以上工作主要学术成果近期以“Record-high transparent electromagnetic interference shielding achieved by simultaneous microwave Fabry–Pérot interference and optical antireflection”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上 (ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 26659-26669. ），并受到了该杂志社官推，推文中评价该工作为“宽带透明电磁防护材料领域的突破（Breakthrough on transparent broadband electromagnetic interference shielding materials!）”。该工作得到“十三五”装备预研领域基金重点项目、国家自然科学基金面上项目等项目的大力支持，也得到了合作单位国防科学技术大学在电磁兼容性测试方面的技术支持。
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  • 《我科研团队研发出新型交替型齐聚物材料》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2022-03-31
    • 记者29日从常州大学了解到，该校材料科学与工程学院朱卫国教授团队与香港理工大学李刚教授团队联合，在国家自然科学基金、江苏省优势学科建设资金等支持下，成功研发出新型供体-受体（D-A）交替型齐聚物材料。其相关研究成果日前已发表在材料与化学学科国际学术期刊《Advanced Materials》上。 　　“我们利用该材料，实现了三元有机太阳能电池的高效能量转换，器件的能量转换效率高达17.54%。该效率是目前非卤溶剂加工有机太阳能电池的最高性能之一。”朱卫国说。 　　设计较低最高占领分子轨道（HOMO）能级的给体材料或较高最低未占领分子轨道（LUMO）能级的受体材料，是当今提高三元有机太阳能电池开路电压和能量转换效率的常用方法。 　　该团队运用逆向思维，首先设计合成了较高HOMO能级的新型齐聚物给体材料，并通过应用在三元有机太阳能电池中，重点研究了分子构架对器件光伏性能的影响。 　　经研究发现，该材料作为第三组分在三元有机太阳能电池中，不仅降低了电池的非辐射能量损耗，而且促进了光活性层激子解离，还抑制了受体材料的过度自聚集，有效改善活性层形貌，最终实现对器件开路电压、短路电流、填充因子光伏三参数的共同提升。 　　值得一提的，该研究成果创新发展了一类D-A交替型齐聚物给体材料，揭示了较高HOMO能级齐聚物对三元有机太阳能电池光伏性能的影响规律，实现了器件光伏性能三参数的全面协同提升；采用绿色非卤溶剂溶液加工，实现了齐聚物三元有机太阳能电池的高效能量转换，创造了齐聚物三元有机太阳能电池新的效率纪录。 　　除此，通过齐聚物构建策略，开发出第三组分比例高耐受性技术，即使齐聚物的添加比例高达50%时，器件的能量转换效率仍能达到16.15%。 　　相关专家认为，该研究成果既为深入理解第三组分能级对三元有机太阳能电池的性能影响提供了新的见解，并将为发展有机太阳能电池提供了重要的理论依据和技术支撑。
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