Pagpapakilala sa mga Materyales na Thermelektrikong Paraan

Ang mga materyales na Thermelectric ay tuwirang nagreresulta sa mga boltaheng elektrikal sa pamamagitan ng epektong Seebeck, at sa kabaligtaran, maaari itong magbomba ng init kapag ang kuryente ay inilalapat. Ang matatag na kakayahang mag - adjust ng enerhiya sa enerhiya ay gumagawa sa mga ito na kaakit - akit para sa pagbawi ng init, nabibitbit na pagpapalamig, at malalim na proseso ng kuryente. Ang kahusayan ng isang thermoelectric na kuryente ay naiguhit ng walang dimensiyong bilang ng merito [[FLL]:0][T ⁇ [[FL&T:[T] [[T]] [[T] [[T]] Ang mga impormasyon ay kailangan sa pamamagitan ng isang mahalagang impormasyon:[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] Ang mga impormasyon ay mahalaga ay [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T]]]] [[T] [[T]]] [[T

Mga Pamamaraan sa Pagmumodelo ng Quantum

Ang mga unang-principle na kalkulasyon batay sa quantum mechanics ay pumapayag sa mga mananaliksik na mahulaan ang elektroniko, yanigal, at transport na mga katangian ng mga materyal na walang empirikal na pag-aangkop. Ang pinaka-malawak na ginagamit na paraan ay ang teoriyang functional ng density (DFT), na nagtitimbang ng katumpakan at halaga ng pagkalkula. Gayunpaman, para sa mga thermoelectric na materyales na may komplikadong elektronikong istraktura na stabili gaya ng makitid na mga puwang ng band, mabibigat na elemento, o malakas na mga korelpsiyonal na mga elektron correlption adultiba ang mga paraan ay kadalasang kinakailangan. Ang mga teknikang elektronikong istraktura ay maaaring magsiwalat ng mga istrakturang elektroniko na namamahala sa mga ektiba ng mga ektibo at nagbibigay ng mga momental na pang-ekweekwesyon.

Dentity Functional Theory (DFT)

Ang DFT ay nagreresulta sa maraming-elektron Schrödinger equation sa pamamagitan ng pagpasa nito sa isang set ng mga solong-particle ekwasyon (Kohn–Sham equations) gamit ang isang exchange-correl na function. Para sa mga thermoelectric na materyales, ang DFT ay karaniwang ginagamit upang i-compute ang electronic band, density of states (DOS), at kristal na orbital Hamilton na populasyon (COHP). Ang mga output na ito ay kadalasang kumikilala sa mga katangiang pang-inficlease ng mga platy, malapit sa mga electronic band na product na undericant undericanions at elements.[1.[1] Ang mga element ay kinabibilangan ng mga elementong element na may element na may kakayahang elemental na elemental na elemental na elemental na NT.

Paglampas ng DFT: Patiunang Paglapit

Habang ang DFT ay nagbibigay ng isang mabuting simulat na punto, ang mga limitasyon nito ay nagiging maliwanag sa mga sistema na may malakas na mga interaksiyong elektron–elektron o kung saan ang mga enerhiyang quasiparticle ay kinakailangan para sa tumpak na transport cofits. Ang GW aproximation (Green ⁇ s function at ang pagsuri ng Coulom nukleym>/em>) ay nagbibigay ng mga resultang band gap at influture sa pamamagitan ng pag-eny-enchymothy. Ang mga works ay works na works na tulad ng Hybrid na tulad ng Hy-comblom na may mga spektong mga spektong sa mga espasyong element na elemental na top-e-e na top-ektipikong espasyo at mga espasyong topiko na top na topiko, na may mga espasyong top-ektomiko, na may mga espasyong top-ektomiko, na may mga espasyong top-ek

Mga Pangunahing Elektronikong Pagtutuwid Mula sa Pagmumodelo

Ang mga cardintum mekanikal na reflection ay kumukuha ng isang set ng elektronikong mga bagay na tuwirang nag - uugnay sa thermoelectric performance.

Gapan ng Bandila at Mabisang Misa

Ang agwat ng band ay nagtatakda ng operating temperature range: ang mga kalkulasyon ng makitid na-gap na semiconductor (0.1–0.5 eV) ay karaniwang optimic para sa room anthemperature hanggang sa mga katamtamang-temperature applications. Ang mga kalkulasyon ng DFT at GW ay maaaring humula ng puwang na may makatuwirang katumpakan. Ang epektibong mga bidyo ay humahantong sa mas mataas na pagkilos, ngunit ang isang mismong liwanag ay maaaring magbawas ng cock:[1]) ng mga elektron at butas malapit sa mga gilid ng banda ng banda ng kuryente ay kadalasang nagreresultack. Ang mga elementong pang-int na may elementasyon ay nagbibigay ng mga elemental na enter.

Dentistri ng Estados Unidos at Seebeck Cofict

Ang Seebeck cofict S ay matibay na nakasalalay sa asymmetriya ng DOS sa paligid ng antas Fermi. Ang isang mabilis na pagtaas sa DOS sa isang panig ng antas Fermi (e.g., isang matarik na gilid ng banda o estadong resonance) ay maaaring lumikha ng isang malaking pag-iral ng Seebeck na hindi nagsasakripisyo ng labis na aktibidad. Unang-ka-kaurian ng antas ng DO, na may kasamang Btzolmann ekwasyon sa loob ng isang praktikal na bersang ekwili na ekwili na ekwili sa mga impormasyon na nagbibigay ng mga ekwili na espasyo [[2], at ang mga espasyong analogo[2].

Pagdisenyo sa mga Materyal na Termelektrikong Paraan

Sa patnubay ng mga mekanikal na kabatirang quantum, nakilala ng mga mananaliksik ang ilang pamilya ng maaasahang thermoelectrics. Ang karaniwang estratehiya sa disenyo ay ang pagkakamit ng ⁇ phonon ⁇ glass, sistemang electron[necrystal ⁇ : mataas na aksesibong elektrikal na karaniwan sa isang kristal na materyal na sinamahan ng labis na mababang platikong thermal conductivity na katangian ng isang salamin.Unang ⁇ principles ay tumutulong upang matuklasan ang gayong mga materyal sa pamamagitan ng pagsusuri para sa mga elektronikong bigkis na parehong patag (para sa mataas na seebeck codience) at mga disibo (para sa mataas na pagkilos) na sabay na instansiyal, isang konseptong nakikilala bilang adrohensiyang pang-introbiytor.

  • Ang mga materyales na may kargang wiyered:[ Mga kompound tulad ng Bi2TE3, Snse, at GeSe ay nagtataglay ng mahinang mga bigkis na van der Waals sa pagitan ng mga patong, na epektibong nagkakalat ng init na nagdadala ng mga phonon habang iniingatan ang mabuting saplace electronic transport. ipinakita ng mga pag-aaral ng DFT na ang estrukturang elektroniko ng mga materyal na ito ay nagtatampok ng maraming mga lambak at malakas na aharmonicity, parehong kapaki-pakinabang para sa thermoelektectric na pagganap.
  • Complex calcogenides:[ Ang mga materyal gaya ng AgSbTe2, Cu2Se, at PbTe calmone alloys ay nagpapakita ng mababang thermal conductivity dahil sa likas na diperensiya o likidong tulad ng paggalaw ng cations. Ang pagmomodelong mekanikal ay naghayag na ang mga estadong resonant malapit sa antas ng Fermi sa PbTe doped sa pamamagitan ng T o Na Seebeck na lampas sa inaasahan mula sa pag-ayon sa simpleng pag-pagsa.
  • Clathrates and loir compounds:[ Sa mga clathrate tulad ng Ba8G16Si30, ang mga respektibong atomong ⁇ rattle ⁇ sa loob ng labis na surpasiyong mga kulungan, malakas na pagsasabog ng mga phonon nang hindi naaabala ang mga strategic conduction. Decregulat ng DFT na ang pag-eregulat ng sukat ng kulungan at ang interaksiyongianhost ay maaaring makabawas sa thermal na pag-abilidad sa mga antas na malapit sa calismong offanastromorphous habang pinananatili ng mga semi-conduksiyon.
  • [[Half ⁇ Husler alloys:[ Ang mga inter metalikong compound na ito (e.g., MNisn, MCOSb kung saan ang M = Ti, Zr, Hf) ay nag-aalok ng mataas na mekanikal na katatagan at mabuting aktibidad ng kuryente.Unang calprinciples screen ng libu-libong posibleng kalahating komposisyon ng calthremesherower ay nagpakilala sa mga bagong kandidato na may pinahusay na mga salik, kadalasan sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga mabibigat na elemento upang mabawasan ang thermal na pag-asal nang hindi nakakapinsala.
  • [ ⁇ p ⁇ t ⁇ bilized at mataas na mga materyales na ⁇ entropy:[ Ang kamakailang trabaho sa mataas na mga alloy ng ⁇ entropy at entropy ⁇ stabilized ceramics leverages atomic disorder upang mabawasan ang lattice thermal conductivity.Ang DFT na sinamahan ng mga paraan ng cluster expansion ay maaaring suriin ang epekto ng kaguluhan sa mga electronic band at hulaan ang mga komposisyon kung saan ang disorder ay hindi malubhang nakakaapekto sa charge charge transport.

Mga Hamon at mga Tagubilin sa Hinaharap

Sa kabila ng mahalagang pagsulong, nananatili pa rin ang ilang hamon. Electronic strategic strategic projections para sa makatotohanang thermoelectric na mga materyales na kailangan ang malalaking supercell o pantanging mga quasirand istruktura (SQS) upang makuha ang configrational entropy at lokal na mga pagkakaiba. Ang mga interaksiyong elektron–phonon at ang impluwensiya nito sa elektrikal at thermal transport ay magastos pa rin upang maging compute mula sa mga prinsipyong pangunang pag-imbensod, na nagtatakda ng mataas na mga ito sa pamamagitan ng mga termal na pagsusuri.

Ang isa pang hamon ay nasa tumpak na prediksiyon ng lattice thermal conductivity κ ph. Samantalang binabantuan ng DFT ⁇ ang lattice dynamics (hal.g., gamit ang phonon Boltzmann transport ekwasyon) ay maaaring magbigay ng maaasahang κ ph para sa mga inorder na kristal, polycrystationalline at nanocated na mga materyales na nagpapakita ng karagdagang mga mekanismong pansabog (mga hangganang pamatiko, mga depekto sa puntos, nanoprecipitate) na mahirap imodelo mula sa mga gamot. Ang pag-as na mga kalkulasyongomistiko na may mabisang mga midyum ng mga teoriya o mga midyum na maaaring maka-intomikong mga puwang ay isang proporyasiyang daang pang-atomiko.

Kung titingnan ang hinaharap, ang pagsasama ng mga modelong mekanikal na quantum na may mataas na quantropausesyut na pagsusuri at pagkatuto ng makina ay nagpapabilis sa pagtuklas ng mga bagong materyales na thermoelectric. Databas tulad ng Materials Project, OQMD, at AFLOW ay naglalaman ng milyun-milyong mga katangiang kompuwestong kompuwesto; na pinagsasama ang mga ito ng mga prekwensiyang pang-ekonomiya para sa AngZT ay maaaring magpaliit ng mga komposisyong pang-inamstansiyaliksik ng mga espasyong eksperimental.

Mahalaga pa rin ang eksperimental na ekwasyon. Sa mga teknik na sitnu o operando, tulad ng synchrotron X ⁇ ray diffraction at mga sukat ng transportasyon sa ilalim ng presyon, maaaring magbigay ng feedback upang dalisayin ang mga modelong pang-astronomiya. ang pagsasama ng mga modelong mekanikal na quantum sa eksperimental na synthesis at katangianisasyon ay bumubuo ng isang malakas na presepsiyon para sa pagtuklas ng mga materyales.

Pagsasaayos

Ang pagmomodelo ng Quantum ay resulta ng ebolusyon ng mga paraang hindi na kailangan ng mga quarter na gaya ng isang batong - panulok ng thermoelectric na mga materyales. Sa pamamagitan ng paglalaan ng detalyadong atomikong pagkaunawa sa kayariang elektroniko, ang DFT at pagsulong na lampas pa sa mga pamamaraan ng pag - iingat ay nagpapangyari sa mga mananaliksik na makilala ang mahahalagang sangkap ng thermoelectric na ginagamit, at ang mga materyales ng inhinyero na may napakahusay na pagkakagawa.

[[[Talaksan:]