力学所在镁基室温热电材料Mg3Bi2-xSbx半无序微结构预测方面取得进展
日期：
2023-08-23
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热电材料是能够实现热能和电能直接相互转化的新型能源材料，在低品位废热发电、固态制冷、深空探测、局域空间精准温控等领域有重要应用。较低的转换效率是制约热电材料应用的瓶颈，Bi2Te3基化合物是目前唯一规模化应用的近室温热电材料，热电发电转换效率仅有~7% 。Mg基热电材料Mg3Bi2-xSbx具有低成本和在室温工作区的高热电性能，有望取代Bi2Te3基化合物成为下一代室温商用化材料。确定Mg基热电材料的微结构是认识和提升热电性能的前提。然而，Mg3Bi2-xSbx（0中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室微结构计算力学课题组和山西煤炭化学研究所/中科合成油联合团队，进一步改进了先前工作发展的化学无序材料的微结构预测方法——“辣搜方法”，增加了模型预训练和随机采样功能。模型预训练基于先前已有小样本小体系数据预训练机器学习势模型，提高了数据利用率和模型精度；在原来的枚举采样基础上增加了随机采样（随机采样可使得“辣搜”方法的预测能力由有限体系扩展到准无限体系）。研究利用改进的“辣搜”方法，探索了Mg3Bi2-xSbx（0分布函数表明Sb在预测结构中的分布更加多样化，且分布在整个结构空间的概率更高。该工作在理论上为后续研究Mg3Bi2-xSbx（0相关研究成果以Active-learning search for unitcell structures: A case study on Mg3Bi2-xSbx为题，发表在《计算材料学》（Computational Materials Science）上。研究工作得到国家重点研发计划和力学所力英计划等的支持。
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