一維管狀巨熱金屬氧化物材料的熱電物性研究
Category of Research Project：國家自然科學(xué)基金委
list of participants ：苗蕾 （主持）
beginning and ending dates ：2012.01-2015.12
熱電現(xiàn)象—即熱能和電能之間轉(zhuǎn)換并提供了一種制冷或發(fā)電的方法—在解決能源和環(huán)境危機(jī)問題上正在扮演越來越重要的角色。傳統(tǒng)的三維材料中，由于幾個決定熱電性能的關(guān)鍵物理參數(shù)相互關(guān)聯(lián)，使得現(xiàn)有熱電材料很難獲得較高熱電優(yōu)值。本項目基于前期對鈦酸鹽納米管巨大塞貝克效應(yīng)的實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，提出利用一維納米材料獨(dú)特的空心結(jié)構(gòu)和納米管層狀特殊構(gòu)造，將兩個相關(guān)聯(lián)的物理參數(shù)（導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率）分別調(diào)控，達(dá)到大幅提高熱電物性的效果。在理論計算的基礎(chǔ)上，采用調(diào)控?fù)诫s和離子交換的方法控制管壁層間的導(dǎo)電離子，以期通過量子尺寸效應(yīng)提高載流子濃度和導(dǎo)電性能；通過控制納米管的表面粗糙度、中空部分尺寸和管壁間散亂來控制聲子的傳導(dǎo)來降低導(dǎo)熱系數(shù)，從而有望綜合提高熱電優(yōu)值。通過該研究結(jié)果可進(jìn)一步認(rèn)識一維管狀納米材料在傳熱和電子輸運(yùn)方面的奇異物理性能，不僅可以拓寬熱電材料的應(yīng)用范圍，而且對低維納米材料在其它領(lǐng)域的應(yīng)用也具有重要促進(jìn)作用。