开发新型固态热敏二极管整流性能更佳

传热的有效控制对于提高能源效率很重要。热敏二极管是热流控制的关键元件之一。就像电子二极管中发现的电流整流效应一样，热流很容易在热二极管中保持在一个方向，而在相反方向上则受到阻碍。使用热导率随温度变化趋势相反的两种固体材料的结点，可以获得相当大的热整流。这种类型的热二极管提供了可扩展性和电二极管设计的简单类比。

由科学院合肥物质科学研究所(HFIPS)童鹏教授领导的研究小组报告称，他们发现了硫化物Ni 1-x Fe x S，这是一系列可能解锁的材料创建更好的热整流的新方法。

最近，同一团队宣布，他们用 Ni 0.85 Fe 0.15 S 和氧化铝的组合材料构建了一种新型热二极管，其性能优于以往报道的任何其他固态热二极管。他们的最新结果发表在 Journal Physical Review Applied 上。

在其先前的研究中，他们在镍发现热导率在一阶相变(FOPT)附近的突然跳跃1-X的Fe X S的变化的热导率是高达200%，这表明该硫化物是设计固态热二极管的有前途的材料。

在此基础上，他们构建了一个由 Ni 0.85 Fe 0.15 S(由 10wt.%Ag 键合)和 Al 2 O 3 作为两个部分的热二极管。热敏二极管表现出优异的热整流性能。当热敏二极管的冷端设置为250 K时，在97 K的温度偏置下，最大热整流系数 γ max 达到1.51。

Ni 0.85 Fe 0.15 S/Al 2 O 3 热敏二极管显示出优于其他固态热敏二极管的优势。即，其 γ最大 是所报道的值中的最大，同时所请求的温度偏差，用于驱动 γ最大 是至少为100K小于具有可比报道热敏二极管的 γ最大 值。

当前热敏二极管出色的热整流效果可能在热量制冷和能量转换等热管理系统中具有潜在应用。

此外，在系统的实验和理论分析的基础上，团队阐明了冷端温度、Ni 0.85 Fe 0.15 S和Al 2 O 3 段的长度比以及FOPT的锋利度对热整流系数的影响Ni 0.85 Fe 0.15 S。

这些新结果为未来设计新的固态热二极管提供了指导。

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