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本校物理學系劉嘉吉教授之研究登上ChemSusChem期刊之期刊封面特色

 

本校物理學系劉嘉吉教授之研究專長為材料物理、材料化學、高溫超導材料、熱電物理及材料、結構-物性關聯研究,其研究「α -Cu2-ySe1-xTex 的高效節能合成和高熱電性能」登上ChemSusChem期刊2021年3月份14卷第5期之期刊封面特色,其研究說明如下:熱電材料可以將熱能轉化為電能。熱電的研究工作將有利於廢熱的回收。熱電能量轉換效率可以通過無因次的品質因數zT=S2 T ⁄ ρ (κel) )進行評估,其中S是熱電力,T是絕對溫度,ρ是電阻率,κe為電子熱導率,κl為晶格熱導率。因此,具有高zT值的材料需要低電阻率,高熱電力和低熱導率。通常,提高熱電材料性能的策略包括能帶工程,製造奈米結構,合成各種尺度結構的複合物等。Cu2Se具有簡單的化學式,但原子排列複雜。眾所周知,Cu2Se在約413K會從單斜晶的低溫α相進行結構相變成為面心立方的高溫相。在追求經濟成長時,既要解決能源問題,又要保護環境。在綠色化學“能效設計"的第六條原則中,建議在環境溫度和環境壓力下進行化學過程,以最大程度地減少能量需求,降低對環境和經濟的影響為製造原則。我們的目標是遵循此原則製造熱電材料。一般透過在高溫1100°C大量耗能的熔融法可直接得到純α相,然而文獻上使用的濕式化學水熱或溶熱法合成出來的Cu2Se始終會生成高溫相(β-Cu2Se)。這項研究,主要有兩項貢獻:其中一項是在室溫的環境下使用濕式化學方法製備了純相的 α-Cu2Se,並弄清楚了其他濕式化學方法不能製備純相的機理。另一項貢獻是與上述熔融過程和使用昂貴的火花電漿燒結技術消耗大量能量的技術相比,得到的zT值相當,本研究以節能的方式製造Cu2Se並於T≥920K獲得的zT值≥1.4。相較其它方法,我們的方法耗電使用了8.5度,其它製備方法遠超過46.4度與57.2度。

 

上圖為ChemSusChem期刊挑選為2021年 vol. 14, issue 5 其中一個Cover Feature,研究相關連結請點選上圖。

▲上圖為ChemSusChem期刊挑選為2021年 vol. 14, issue 5 其中一個Cover Feature,研究相關連結請點選上圖。

上表為本研究與文獻報導的製備方法用電量比較

▲上表為本研究與文獻報導的製備方法用電量比較。

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