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World File Search System热电材料
Nanyang技术大学物理和应用物理学系
MS8205能量转化的材料[讲座：3小时；教程：0小时；先决条件：零；学术单位：3.0]学习目标能量转换课程的材料集中在评估当前使用的能源转换，存储和运输的材料。本课程旨在提供用于研究可持续能源的高性能材料技术所需的物理，化学和热力学要素。材料和燃料的内容简介传统能源技术。在这一部分中，将重点放在能量转化的化学，物理和热力学的基础上。将评估现有技术的效率。将包括以下主题：能量转换中的概念和单位。化石燃料能源。效率和资源。能源运输的材料。可再生能源产生的储能材料。在这一部分中，将介绍可再生资源，并将证明大多数材料属性限制了替代能源技术的效率和应用。将讨论以下主题中的材料问题：热电材料。太阳辐射。光伏的半导体。硅太阳能电池。大面积太阳能电池。复合半导体太阳能电池。有机太阳能电池。太阳能模块。生物质和沼气。燃料电池中的物质问题。风能，水力发电，地热力。氢作为可持续发展的燃料和能源存储材料。在此部分中，将讨论材料保护，回收和可持续用途。水作为能源和能量发射器。材料和节能和回收。成功完成课程后，可持续生活学习成果的材料，学生将能够：
GeSn 合金的室温晶格热导率
摘要：在片上操作和体温特有的温度下，用于高效能量收集器的 CMOS 兼容材料是可持续绿色计算和超低功耗物联网应用的关键因素。在此背景下，研究了新的 IV 族半导体，即 Ge 1 − x Sn x 合金的晶格热导率 (κ)。通过最先进的化学气相沉积在 Ge 缓冲 Si 晶片上外延生长 Sn 含量高达 14 at.% 的层。通过差分 3 ω 方法电测量晶格热导率 (κ) 从 Ge 的 55 W/(m · K) 急剧下降到 Ge 0.88 Sn 0.12 合金的 4 W/(m · K)。经验证，对于应变松弛合金，热导率与层厚度无关，并证实了先前通过光学方法观察到的 Sn 依赖性。实验 κ 值与电荷传输特性的数值估计相结合，能够捕捉这种准直接带隙材料系统的复杂物理特性，用于评估 n 型和 p 型 GeSn 外延层的热电性能系数 ZT。结果突出了单晶 GeSn 合金具有很高的潜力，可以实现与 SiGe 合金中已经存在的能量收集能力，但在 20°C - 100°C 温度范围内，没有与 Si 兼容的半导体。这为在 CMOS 平台上实现单片集成热电提供了可能性。关键词：热电材料、晶格热导率、GeSn 合金、CMOS、绿色计算、能量收集 ■ 简介
thermec'2025
THERMEC'2025 是第十三届先进材料系列国际会议，建立在成熟的概念之上，延续了其前十一届的传统：日本（1988 年）、澳大利亚（1997 年）、美国（2000 年）、西班牙（2003 年）、加拿大（2006 年）、德国（2009 年）、加拿大（2011 年）、美国（2013 年）、奥地利（2016 年）、法国（2018 年）、虚拟会议（2021 年）和奥地利（2023 年）。THERMEC 会议提供了一个论坛，将欧洲、美国、加拿大、日本、韩国、中国、印度、巴西、东南亚和俄罗斯等不同国家的工业、学术界和政府研究实验室的专业人士（工程师、技术人员、研究人员）联系起来，并允许他们展示他们在先进材料加工、制造和制造科学技术领域的研究成果。范围 会议将涵盖黑色和有色金属材料的加工、制造、结构/性能评估和应用的各个方面，包括生物材料、高温材料、燃料电池/储氢技术、电池、超级电容器、热电材料、能源和结构应用的纳米材料、航空航天结构金属材料、块体金属玻璃、UFGM、裂变材料的TMP（燃料包层、结构）、高熵合金、聚变反应堆中的材料和技术、增材制造、智能材料、建模和仿真、焊接/连接-FSW-P、界面/晶界和中子散射/X射线研究和先进材料的材料性能。会议议程将包括涉及本通函所列主题范围的口头和海报展示。除了投稿演讲外，会议委员会还邀请了来自各国先进材料加工/制造关键领域的国际知名研究人员在 THERMEC'2025 上发表最先进的全体会议/主题演讲。地点
克里斯托弗·B·默里
合成具有可控成分、尺寸和形状的单分散胶体纳米晶体 (NC) 为组装新薄膜和设备提供了理想的构件。这些单分散胶体 NC 充当具有可调电子、光学和磁性的“人造原子”，可用于开发用于中观尺度设计的新型周期表。在本次演讲中，我将简要概述单相 NC 和核壳（异质结构）NC 的合成、纯化和集成的最新技术水平，强调具有可调形状（球体、道路、立方体、圆盘、八面体等）的半导体构件的设计。然后，我将分享如何将这些定制的 NC 组装成单组分、二元、三元 NC 超晶格，为生产多功能薄膜提供可扩展的途径。这些 NC 的模块化组装可以增强底层量子现象的理想特征，即使 NC 之间的相互作用允许出现新的非局域特性。在我们推动实现具有新 3D 结构和高迁移率（>30 cm2V-1S-1）设备集成的人造固体时，将强调 NC 之间电子和光学耦合的协同作用。我将分享薄膜晶体管、热电材料和可溶液处理的光伏方面的具体案例研究使用这些强耦合纳米晶体固体构建的设备突出了晶圆级 NC 超晶格沉积和图案化的最新发展，可能为可扩展制造提供途径。我还将分享微流体超粒子组装方法的进展。创建跨越数百纳米到数十微米的中尺度结构作为下一个构建单元尺度。
用于热电薄膜的高浓缩半导体单壁碳纳米管的溶液相 p 型掺杂
单壁碳纳米管 (SWCNT) 具有可调的光电特性和高载流子迁移率，是下一代能量收集技术（包括热电发电机）的理想材料。控制这些独特的 1D 纳米材料中的费米能级通常由 SWCNT 与电子或空穴接受物质之间的电荷转移相互作用实现。掺杂 SWCNT 网络的传统方法通常涉及将分子氧化还原掺杂剂物质扩散到固态薄膜中，但溶液相掺杂可能为载流子传输、可扩展性和稳定性提供新途径和/或好处。在这里，我们开发了使用 p 型电荷转移掺杂剂 F 4 TCNQ 对聚合物包裹的高浓缩半导体 SWCNT 进行溶液相掺杂的方法。这使得掺杂的 SWCNT 墨水可以铸成薄膜，而无需额外的沉积后掺杂处理。我们证明在 SWCNT 分散过程的不同阶段引入掺杂剂会影响最终的热电性能，并观察到掺杂剂改变了聚合物对半导体和金属 SWCNT 的选择性。与致密的半导体聚合物薄膜相比，溶液相掺杂通常会导致形态破坏和 TE 性能比固态掺杂更差，而溶液掺杂的 s-SWCNT 薄膜的性能与固态掺杂的薄膜相似。有趣的是，我们的结果还表明，溶液相 F 4 TCNQ 掺杂会导致固态薄膜中完全电离和二聚化的 F 4 TCNQ 阴离子，而在沉积后掺杂 F 4 TCNQ 的薄膜中则不会观察到这种情况。我们的研究结果为将溶液相掺杂应用于可能需要高通量沉积技术的广泛高性能基于 SWCNT 的热电材料和设备提供了一个框架。
基于人工智能的材料发现助力清洁能源未来
随着清洁能源在全球范围内的进步，人们提出了多种利用污染更少、可再生能源的新方法。减少化石燃料消耗的努力推动了新技术的发展，如由锂离子电池、热电材料、燃料电池、光伏 (PV) 等驱动的电动汽车 (EV)。[3] 这些技术需要大量的材料和矿物。例如，典型的电动汽车电池有超过 6,000 个独立的锂离子电池，总重量约为 500 公斤，其中包括约 11.5 公斤锂、27 公斤镍、20 公斤锰、13.5 公斤钴、91 公斤铜和 180 公斤铝、钢和塑料。从矿石（锂辉石）中提取一吨碳酸锂当量 (LCE) 会产生至少 15.8 吨二氧化碳，而对于盐水，这一数值降至约 0.3 吨二氧化碳（NMC111 化学电池每千瓦时产生 33.9 千克二氧化碳当量）。[4 – 6] 盐水的水足迹为每吨锂约 470 吨水，而岩石开采的水足迹约为 170 吨。清洁能源技术和工艺的开发需要发现新材料，以提高工艺效率，减少碳、水和土地足迹，并最大限度地减少资本支出 (CAPEX) 和运营费用 (OPEX)。使用传统方法发现新材料需要大量的财务和时间投入。评估专利显示，从发现新材料到首次商业使用大约需要 1-2 年的时间。 [7] 全球清洁能源需求的快速增长给研究机构带来了巨大的压力，迫使它们加速发现可用于快速实施清洁能源进程的先进材料。
接近平衡分子动力学的热导率
纳米尺度对热传输的影响有望在先进半导体架构的散热中发挥重要作用，并提高新型热电材料的效率。热传输测量通常在宏观尺度上进行，并给出多材料结构（包括各种界面和材料）的整体响应。纳米级材料和界面中热传输的原子计算机模拟有助于分析实验，了解尺寸和时间尺度的限制效应，并评估相关的宏观模型。1 到目前为止，通过分子动力学 (MD) 模拟对原子尺度上的热传输进行建模主要遵循两种方法。第一种方法称为平衡 MD，2 基于在给定温度下平衡的系统中热流波动的量化。最终使用 Green-Kubo 或爱因斯坦涨落关系来提取块体材料的热导率。第二种方法称为非平衡 MD 或直接法 3，其基础是在热源和热沉之间建立稳态热流，并从温度梯度的斜率或不连续性中分别提取热体积电导率或界面电导率。在目前的研究中，我们开发了一种不同的方法，称为 AEMD，即“接近平衡” MD。通过划定一个与其他部分温度不同的加热部分，最初将系统设置为非平衡状态。然后监测接近平衡的情况，即两部分之间的温差随时间的变化。可以证明，对于大多数实际关注情况，温度衰减呈指数增长。通常在几十分之一到几百皮秒内达到平衡，因此，与平衡MD中自相关函数的计算和非平衡MD中稳态热流的建立相比，计算成本大大降低。此外，AEMD方法基于平均
Q1。这是与晶体结构有关的问题。 （15％）... 屏幕打印的柔性热电发电机，带定向热收集设计 改进SN-3AG-0.5CU BI 0.5 SB 1.5 TE 3热电材料和Cu电极之间的焊接接头 标题：使用原子探针断层扫描摘要在材料中看到氢：金属材料中的氢的存在会导致灾难性EA
钻石的太空格是以面部为中心的立方体。钻石结构的原始基础在坐标（000）和（1/4 1/4 1/4）上具有两个与FCC晶格的点相关的原子。如果将细胞作为常规立方体，基础由八个原子组成。（a）找到此基础的结构因子。（b）找到S的零，并表明钻石结构的允许反射满足V 1 + V 2 + V 3 = 4 N，其中所有索引均匀，n是任何整数，否则所有索引都是奇数。（请注意，H，K，L可能是为V 1，V 2，V 3编写的。）
微尺度传热
过去几十年来，微电子行业一直在推动小型化理念的深入人心。更小的设备意味着更快的运行速度、更便携和更紧凑的系统。这种小型化趋势具有感染力，纳米技术和薄膜加工的进步已经蔓延到广泛的技术领域。这些技术进步对一些领域产生了重大影响，包括二极管激光器、光伏电池、热电材料和微机电系统 (MEMS)。这些设备的设计改进主要来自实验和宏观测量，例如整体设备性能。这些设备和材料的微观特性的大多数研究都集中在电气和/或微观结构特性上。目前，许多热问题在很大程度上被忽视，限制了现代设备的性能。因此，这些材料和设备的热性能对于高科技系统的持续发展至关重要。人们对薄膜能量传输机制的了解需求催生了一个新的研究领域，即微尺度传热。微尺度传热只是在必须考虑单个载体或连续模型失效时对热能传递的研究。传热的连续模型经典地是能量守恒定律与热传导的傅立叶定律的结合。类似地，当连续流体力学模型不足以解释某些现象时，就出现了“气体动力学”的研究。微尺度传热领域具有一些惊人的相似之处。相似之处之一是方法论。通常，第一次建模尝试是修改连续模型，以便将微尺度因素考虑在内。更常见且稍微困难的方法是应用玻尔兹曼传输方程。最后，当这两种方法都失败时，通常采用计算详尽的分子动力学方法。下面将更详细地讨论这三种方法和具体应用。图 18.1 演示了电子（金属薄膜中的主要热载体）散射的四种不同机制。所有这些散射机制对于微尺度传热的研究都很重要。块体金属中电子的平均自由程通常在 10 到 30 纳米的数量级上，其中电子晶格散射占主导地位。然而，当薄膜厚度与平均自由程数量级相同时，边界散射就变得很重要。这被称为尺寸效应，因为薄膜的物理尺寸会影响传输特性。薄膜可以使用多种方法并在各种条件下制造。这可能会对薄膜的微观结构产生严重影响，进而影响缺陷和晶界散射。最后，当被超短脉冲加热时，电子系统会变得非常热，以至于电子-电子散射会变得非常明显。因此，微尺度传热需要考虑微观能量载体和各种可能的散射机制。
个人简历 Y. Shirley Meng
Zable 教授能源技术特聘教授纳米工程系创始主任可持续电力与能源中心 (SPEC) 加利福尼亚大学圣地亚哥分校 SME 大楼 242G 室 (MC0448) 首任主任材料发现与设计研究所加利福尼亚州拉霍亚 92093-0448 附属教员 858-822-4247 (电话) 858-534-9553 (传真)内存与记录研究中心 shirleymeng@ucsd.edu (电子邮件)材料科学与工程项目 a. 教育与培训麻省理工学院博士后 2005 – 2007 新加坡国立大学新加坡-MIT 联盟博士 2000 – 2005 新加坡南洋理工大学理学学士 (材料工程) 1996 – 2000 一等荣誉 b.研究和专业经验 2019 – 至今 材料发现与设计研究所 (IMDD) 首任所长 2017 – 至今 加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授 2015 – 2020 可持续电力与能源中心 (SPEC) 成立所长 2013 – 2017 加州大学圣地亚哥分校纳米工程副教授 2009 – 2013 加州大学圣地亚哥分校纳米工程助理教授 2009 – 2013 佛罗里达大学材料科学与工程兼职教授 2008 – 2009 佛罗里达大学材料科学与工程助理教授 2007 – 2008 麻省理工学院材料科学与工程研究科学家 孟的研究小组（LESC：能源存储与转换实验室）专注于能源存储和转换材料领域：用于先进电池、太阳能电池和热电材料的新型电极和新型电解质；功能陶瓷中的电荷排序、结构稳定性、加工-结构-性能关系以及将从头计算与高级表征实验相结合，为能源应用进行合理的材料设计。http://smeng.ucsd.edu c。奖项和荣誉 2019 年，校长助理教师研究卓越奖 2019 年，国际电池协会 IBA 研究奖 2018 年，电化学学会当选院士 (FECS) 2018 年，Blavatnik 国家奖决赛入围者 http://blavatnikawards.org/ 2018 年，美国化学学会 ACS 应用材料与界面青年研究员奖 2018 年，国际能源存储与创新联盟 (ICESI) 首届青年职业奖 2017 年，IUMRS-新加坡青年科学家研究奖 2016 年，清洁能源教育与赋权 (C3E) 奖决赛入围者（荣誉提名）2016 年，电化学学会 Charles W. Tobias 奖 2015 年，创新前沿奖 2014 年，巴斯夫和大众电化学科学奖 2013 年，校长跨学科研究奖 2011 年，美国国家科学基金会（NSF）2008 年职业奖、2003 年早期职业教师旅行奖（电化学学会）、研究生奖（材料研究学会）2002 年，硅基系统制造有限公司 (SSMC) 奖 2000 年，新加坡-麻省理工学院联盟 SMA 研究生学习奖学金 (2000-2005) 1998 年，工业实习书籍奖 1996 年，新加坡焊接学会书籍奖 1995 年，新加坡教育部本科学习奖学金 (1996-2000) 1994 年，黄氏基金 (美国) 奖