liu.seSearch for publications in DiVA
EnglishSvenskaNorsk
Change search
ExportLink to record
Permanent link

Direct link
BETA

Project

Project type/Form of grant
Project grant
Title [sv]
Skräddarsydda termiska och elektriska egenskaper av tunna filmer av Mgm+1(An)m multikomponentmaterial
Title [en]
Tailored thermal and electrical properties of multicomponent Mgm+1(An)m thin films for energy harvesting
Abstract [sv]
Att styra kombinationen av termisk och elektrisk transport i avancerade material är en formidabel utmaning inom många vetenskapliga områden, från konsumentelektronik, högeffektkomponenter, till värmeåtervinning och kylning. Den här ansökan syftar till grundläggande förståelse för material för återvinning av spillvärme och kylning. Dessa så kallade termoelektriska material (vilket innebär att de omvandlar värme till användbar elektricitet) kan användas för att generera elektricitet, som kraftkällor, och för miljövänlig kylning. De utgör dock är en spännande och ambitiös vetenskaplig utmaning. En temperaturskillnad behövs mellan materialets två ändar, vilket kräver en dålig värmeledare, men omvänt en god elektrisk ledare för att ge uteffekt. Det motsatta existerar (diamant är en elektrisk isolator men en utmärkt värmeledare), men normalt innebär elektrisk ledning god värmeledning. Termoelektriska komponenter idag är begränsade till vissa nischmarknader, eftersom de dels har måttlig verkningsgrad, dels görs av giftiga och sällsynta ämnen, vismut, bly och tellur. Att utöka nischen där termoelektriska komponenter används, skulle snabbt öka marknaden, men detta kräver avsevärda framsteg.Den här ansökan syftar till att utforska strategier för minskning av värmeledningsförmågan i kombination med förbättrade elektriska egenskaper, i Mg-baserade tunnfilmsmaterial. Multikomponent legeringar av magnesium med kisel, tenn, vismut och antimon har förutsättningar för utmärkta termoelektriska elektriska egenskaper, som kan styras i avancerade tunnfilmsbeläggningar med multikomponentlegeringar och avancerad nanostukturering. Projektet är experimentell fundamental materialforskning, med integrerade teoretiska aktiviteter, och använder metodik anpassningsbar för uppskalning och komponenttillverkning, vilket ger goda förutsättningar för att projektresultat på sikt ska komma till användning för värmeåtervinning och/eller kylning.
Abstract [en]
The purpose of this proposal is to decouple electrical and thermal properties by designing materials that enhance electronic transport and heat conversion, while introducing structural features that reduce the lattice thermal conductivity. Controlling the combination of thermal and electrical properties is an important challenge in areas from electronic appliances, high-power components, cooling, and thermoelectric devices for heat-to-electricity conversion. For the latter, there is a need to overcome profound limitations on power and/or efficiency as well as the scarcity and toxicity of current raw materials for established thermoelectrics. We explore the emerging class of thermoelectrics based on Mg-based semiconductor compounds in the Mg(Si,Sn,Bi,Sb) systems, striving for enhanced thermoelectric properties by tailored electronic structures and microstructures. The project comprises research on fundamentals on Mg2Si-Mg3Sn2 thin films by physical vapor deposition, multicomponent and high-entropy alloy Mgm+1(An)m (A=Si,Sn,Bi,Sb), and nanolaminates with ‘dual-faced’ Janus structures, supported by integrated theory and modeling activities. This multicomponent alloying enables a multiband approach, where numerous bands in the electronic structure combine to enhance the thermoelectric properties. Ab initio calculations of phase stability, mixing thermodynamics, 1D/2D defects, and transport properties are integrated in close interplay with the experimental studies.
Principal InvestigatorEklund, Per
Music, Denis
Coordinating organisation
Uppsala University
Funder
Period
2026-01-01 － 2029-12-31
National Category
Other Materials Engineering
Identifiers
DiVA, id: project:9716Project, id: 2025-03680_VR

Search in DiVA

Other Materials Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
v. 2.47.0
|
Accessibility
|
DiVA portal
|
DiVA Log in
|
Contact us
|
LiU University Library
|
SwePub
|
Uppsök