类波传播主导晶体结构超低热导率研究获成果

发布时间：2023-10-28 11:30:43 所属栏目：动态来源：互联网

导读： 　　最近，由中山大学先进能源学院助理教授童贞领导的团队与美国明尼苏达大学的Traian Dumitricǎ教授和德国不来梅大学的Thomas Frauenheim教授合作，探究了Bi4O4SeCl2中晶格导热与其模块化

　　最近，由中山大学先进能源学院助理教授童贞领导的团队与美国明尼苏达大学的Traian Dumitricǎ教授和德国不来梅大学的Thomas Frauenheim教授合作，探究了Bi4O4SeCl2中晶格导热与其模块化晶体结构的关系，揭示了该晶体结构中类波传输主导的超低热导率机理，并发现其晶格热导率室温下为0.1 W/mK（仅为空气的~4倍）。

　　超低电子导热系数的固体晶体材料对能源相关技术的应用开发具有重要意义。为了进一步获得稳定的低热导率，当前主要的研究思路是通过调节固体晶体材料中的声子的类粒子传播，包括晶格畸变、晶格强非简谐性、缺陷工程、纳米工程等实现声子强散射降低热导率，然而忽略了低导热晶体中声子的类波传播对热传导贡献以及影响机理的研究。

　　研究人员通过结合密度泛函计算和Wigner输运理论模型，计算了晶体Bi4O4SeCl2晶格热导率κL中类粒子（κp）和类波输运（κc）贡献成分（κL=κp+κc）。研究发现，κL并没有随温度单调增长并与实验结果吻合良好，但通过描述类粒子传播的Debye-Callaway模型在仅仅考虑外在缺陷散射的情况下预测到了κL对温度的单调依赖性且偏离实验结果。显然，基于该模型的解释掩盖了第一原理晶格动力学计算中所揭示的内在非谐波散射以及类波热传导的重要性。这些问题的存在导致了对非谐波散射的研究陷入僵局，并最终阻碍了非谐波散射理论的发展。

（编辑：成都站长网）

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