Une équipe de chercheurs affiliés à plusieurs institutions en Inde et une en Chine a trouvé un moyen d'améliorer les performances d'un certain matériau thermoélectrique en substituant partiellement des atomes sélectifs par certains cations. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur processus et à quel point leur matériel a fonctionné lorsqu'il a été testé. Yu Liu et Maria Ibáñez de l'Institut des sciences et technologies d'Autriche ont publié un article Perspectives dans le même numéro de revue décrivant les travaux antérieurs visant à améliorer les performances des matériaux thermoélectriques et décrivant le travail effectué par l'équipe dans ce nouvel effort.

Les matériaux thermoélectriques sont utilisés dans une grande variété d'applications, impliquant principalement le refroidissement et le chauffage dans les systèmes de réfrigération et de production d'électricité - la plupart des travaux actuels consistent à rechercher des matériaux pouvant être utilisés pour créer de l'électricité à partir de la chaleur perdue pendant les processus de fabrication. Elles sont, comme leur nom l'indique, matériaux qui ont des propriétés permettant de produire de l'électricité sous l'influence de la chaleur. Les chercheurs ont identifié trois caractéristiques majeures lors de la recherche d'un bon matériau candidat :​​une bonne conductivité électrique, une faible conductivité thermique et un coefficient Seebeck élevé.

Le défi pour les chimistes qui cherchent à trouver, fabriquer ou modifier un autre matériau pour améliorer ses performances thermoélectriques est que ces trois caractéristiques principales peuvent entrer en conflit les unes avec les autres - l'amélioration de l'une peut avoir un impact négatif sur une autre. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen de contourner ces inquiétudes pour un matériau spécifique :le tellurure d'argent antimoine (AgSbTe 2 ). Leur approche consistait à substituer partiellement les atomes d'antimoine par le cation cadmium. Cela a conduit à la formation d'une paire de phases ordonnées différentes dans les domaines nanométriques, ce qui a conduit à des améliorations des propriétés électriques et à une diminution de la conductivité thermique. Le résultat net a été une amélioration des performances sans créer d'autres problèmes qui pourraient empêcher l'utilisation du matériau dans une application commerciale.

Les tests du matériau dopé ont montré qu'il était capable de fournir une efficacité de dispositif de 1,5 à température ambiante, 2,6 à 573K—et une moyenne globale de 1,8, que Liu et Ibáñez notent, sont parmi les améliorations d'efficacité les plus élevées pour de tels matériaux à ce jour.

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