Zintlovy fáze založená na bismutu jako perspektivní materiály pro termoelektrické materiály

Mezinárodní tým, pod vedením vědců z University of Houston, popisuje rekordní termoelektrický výkon, z dosud málo prostudované Zintlovy fáze založené na bismutu. Výzkum by mohl vést k nové třídě termoelektrických materiálů.

Zintlovy fáze jsou intermetallické sloučeniny obsahující alkalický kov nebo kov alkalické zeminy a kov z p-bloku PSP. Jsou pojmenovány po objeviteli Eduardu Zintlovi, který je poprvé připravil v 30. letech 20. století.

Obecná charakteristika Zintlových fází:

1. obsahují alkalický kov nebo kov alkalických zemin a p-prvek, který patří mezi kovy, polokovy nebo polovodiče
2. jsou elektricky neutrální, tzn. počet elektronů poskytnutých prvky odpovídá počtu elektronů potřebných pro vytvoření kovalentních vazeb ve struktuře
3. jsou přísně homogenní
4. jsou polovodivé nebo špatně vodivé
5. jsou diamagnetické, příp. vykazují velmi slabý, teplotně závislý paramagnetismus
6. jsou křehké

Příkladem může být NaTl, Na₂Tl, NaSi, K₈In₁₁.

Termoelektrický jev je děj, kdy dochází k přímé přeměně rozdílu teplot na elektrické napětí, využívá se ke generování elektřiny, chlazení/ohřevu a k měření teploty.

Dosud známé materiály vykazují, bohužel, příliš malou efektivitu při konverzi tepla na elektřinu. Nový materiál, (Eu_0,5Yb_0,5)_1-xCa_xMg₂Bi₂ (x=0.4, 0.5, 0.6 a 0.7), by mohl znamenat důležitý krok vpřed. Je netoxický a použitelný v rozmezí teplot 500-600 °C. Tyto látky byly připraveny mechanochemicky, mletím prvků v kulovém mlýnu (12 hodin) a následným lisováním za zvýšené teploty.

Vzhledem k zajímavým vlastnostem je pravděpodobné, že se s touto třídou materiálů budeme v oblasti termoelektrických materiálů potkávat častěji.

Odkazy

1. Higher thermoelectric performance of Zintl phases (Eu_0.5Yb_0.5)_1-xCa_xMg₂Bi₂ by band engineering and strain
2. Researchers report record performance for bismuth-based Zintl material