Materialprozessierung unter extremen Nicht-Gleichgewichtsbedingungen zur Reduzierung der Gitterwärmeleitfähigkeit für optimierte thermoelektrische Materialien

• Antragsteller: Dr. Ran He
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453261231

Um thermoelektrische (TE) Materialien zu verbessern, ist es unabdingbar, die Gitter-Wärmeleitfähigkeit (κL) der Materialien drastisch zu reduzieren. Dies gilt insbesondere für Materialien mit hohen elektrischen Leistungsfaktoren, wie zum Beispiel Halb-Heusler Verbindungen, in denen die TE Effizienz hauptsächlich durch relativ hohe Werte von κL begrenzt ist. Es ist das ambitionierte Ziel dieses Projekts, κL von Halb-Heusler Verbindungen massive zu reduzieren. Hierfür wird die Mikrostruktur durch Anwendung extremer Nicht-Gleichgewichtsbedingungen bei der Materialprozessierung optimiert. Im Einzelnen sind geplant: Kryogenes Mahlen, Amorphisierung der eingesetzten Ausgangskomponenten, und Sintern bei extrem hohem Druck. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass diese extremen Nicht-Gleichgewichtsbedingungen die Materialqualität in der gewünschten Weise beeinflussen. Weitere Entwicklungen werden sich mit der Prozessoptimierung dergestalt befassen, dass die Transportkanäle für Elektronen und Phononen weiter entkoppelt werden, um so die TE Gütezahl weiter zu verbessern. Dieses Projekts wird hocheffiziente und nachhaltige TE Materialien für eine breite Anwendung der Thermoelektrik entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Dr. Taishan Zhu