如果我们要预防迫在眉睫的环境危机，就必须找到有效且可持续的方法来避免浪费。一个有很大改进空间的领域是将工业过程和技术设备的废热回收转化为电力。热电材料是该领域研究的核心，因为它们可以以较低的成本实现清洁发电。

为了将热电材料用于钢铁厂和运输等截然不同的领域，它们需要能够在高温和低温条件下运行。在这方面，“半霍斯勒镍基合金”由于其有吸引力的热电效率、机械强度和耐用性而备受关注。尽管人们花了很多精力来理解和改进这些特殊的合金，但科学家们发现很难阐明为什么半霍斯勒镍基合金具有如此高的转换效率。一些人认为，材料晶体结构中的缺陷会增加其导热性，进而提高其转换效率。然而，缺陷周围的晶体结构未知，它们的具体贡献也是未知的。

在最近的一项研究中，由日本V体育宫崎秀俊副教授领导的日本和土耳其科学家团队，现在正试图把这个问题弄清楚！他们的研究以 NiZrSn 合金的大规模晶体结构模拟和 X 射线吸收精细结构 (XAFS) 光谱的形式结合了理论和实验分析。

利用这些技术，研究小组首先计算了额外的 Ni 原子（缺陷）对 NiZrSn 晶体排列的结构影响。然后，他们通过不同类型的 XAFS 测量验证了理论预测，正如 Miyazaki 博士解释的那样，“在我们的理论框架中，我们假设晶格畸变是原子缺陷的结果，以执行第一原理能带结构计算。XAFS 通过比较晶体结构的实验光谱和理论光谱，使获得有关原子缺陷周围局部晶体结构的详细信息成为可能。”这些观察结果使科学家能够准确量化镍缺陷在附近原子中引起的应变。他们还分析了这些改变导致更高导热率（和转换效率）的机制。

这项研究的结果对于推进热电技术至关重要，正如宫崎博士所说：“我们期望我们的结果将有助于制定一种以控制缺陷原子周围应变为中心的策略，这反过来将使我们能够设计出新的、更好的热电材料。”希望这将导致热电转换技术的飞跃，并加速向一个更少浪费、脱碳的社会的转变——在这个社会中，多余的热量不仅仅是被丢弃，但却被回收作为能源。

最后一点，宫崎博士强调，用于观察晶体结构应变细微变化的技术可以很容易地适用于其他类型的材料，例如用于自旋电子应用和催化剂的材料。

追求材料科学的细节肯定会带来很多收获，我们可以放心，这项研究标志着朝着更美好未来的正确方向迈出了一步！

参考

原始论文标题：	探测半赫斯勒热电 NiZrSn 合金中结构缺陷周围的局部变形
期刊：	科学报告
DOI：

关于宫崎秀俊副教授

博士。宫崎英俊2004年毕业于日本名古屋大学，并分别于2006年和2009年在那里获得硕士和博士学位。 2011年加入V体育物理科学与工程系担任助理教授。主要在应用物理领域发表论文60余篇；他在这方面的研究兴趣多种多样，包括光谱学、薄膜、X 射线衍射、热导率、材料表征和固态物理学等。

资金信息

这项研究得到了日本学术振兴会 (JSPS) 科学研究补助金 (KAKENHI) (C) 的部分支持（17K06771、18K04748、20K05100 和 20K05060）。

联系方式

宫崎秀俊副教授
电子邮件：miyazakihidetoshi[at]nitechacjp
+81-52-735-5394
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