元素百科介绍科学家开发具有超低热导率的热电材料。记者从中国科学院合肥物质科学研究所获悉，固体研究所物质计算科学研究办公室研究员张永生在热电材料低热导率研究方面取得了新进展，相关结果最近发表在国际著名的物理评论B上。
热电材料可以实现热能和电能之间的相互转换，其转换效率可以用无量大纲的ZT值来衡量，ZT值越大，热电转换效率越高。目前报告的热电材料转换效率较低，寻找热导率较低的材料是提高热电材料转换效率的重要途径。由于矿石材料热导率低，价格低，受到科研人员的广泛关注。Cubis2和Cusbs2两种同构同型矿石材料的实验测量热导率值差异很大。室温下Cubis2的热导率仅为Cusbs2的1/3，因此探索影响材料低热导率的物理机制对设计和寻找新材料具有重要意义。
为此，张永生研究小组的研究人员采用密度泛函理论方法，研究了CubiS2相对于Cusbs2具有较低导热性的物理机制。研究表明，Cubis2和Cusbs2中的Bi和Sb原子都含有孤对电子，而孤对电子会导致材料具有很强的非简谐性，进而两种材料都具有较低的热导率。与Cusbs2相比，这种孤对电子和原子振动的协同作用导致了CubiS2的热导率较低。相关研究表明，孤独对电子和原子振动的协同作用对声非简谐性有重要影响。
这一研究成果将为寻求和设计具有超低导热性和高效率的新型热电材料提供新的思路。
