Projekt se zaměřuje na vývoj nových nanostrukturovaných termoelektrických materiálů z oblasti tzv. half-Heuslerových slitin. Konkrétně jde o základní ternární systémy VCoSn a ZrCoSn, a dále o jejich komplexní variace ze soustavy {V,Zr}1-x{Ti,Nb,Ta}x{Fe,Co,Ni}{Sn1-ySby}. Samotné víceprvkové složení těchto materiálů poskytuje dostatečně široké pole pro základní výzkum na poli perspektivních termoelektrik. Vedle chemického složení má vliv na výsledné termoelektrické vlastnosti také termomechanické zpracování materiálu. Intenzivní plastická deformace (zde formou vysokotlaké torze) vytváří nanostrukturu s vysokou hustotou poruch krystalové mřížky, mění tepelnou a elektrickou vodivost a může tak výrazně zlepšit výsledné termoelektrické parametry. Vedle studia termoelektrické účinnosti považujeme za důležité sledovat také základní mechanické vlastnosti materiálů a jejich termickou a fázovou stabilitu. Dobrou orientaci v této oblasti poskytují fázové diagramy studovaných soustav, které umožňují predikovat fázovou stabilitu pro studované teploty a složení materiálu.
Projekt je založen na synergii partnerských pracovišť, která spočívá ve vzájemné provázanosti a komplementaritě know-how a přístrojového vybavení. Skupina ve Vídni bude zajišťovat přípravu materiálů na bázi VCoSn a ZrCoSn a jejich následné zpracování metodou vysokotlaké torze, měření elastického modulu a fyzikálních vlastností (tepelná a elektrická vodivost, roztažnost, Seebeckův koeficient, termoelektrická účinnost). Skupina v Brně se zaměří na (i) termickou analýzu a termodynamická měření vzorků připravených ve Vídni s cílem přispět k optimalizaci chemického složení a termomechanické přípravy, (ii) termodynamické výpočty ternárních fázových diagramů VCoSn a ZrCoSn podpořené také ab initio výpočty, (iii) mikrostrukturní studium vybraných soustav metodami elektronové mikroskopie (SEM a TEM) s energiově disperzní rentgenovou analýzou (EDX) a (iv) plošné mapování mechanických vlastností.
Společným výsledkem bude stanovení mezní rozpustnosti příměsí ve sledovaných soustavách, získání údajů o mechanických vlastnostech, teplotní a fázové stabilitě, a nalezení optimálního chemického složení a termomechanického zpracování pro dosažení špičkových termoelektrických parametrů.
Na projektu budou spolupracovat 2 ústavy PřF: Ústav fyzikální elektroniky a Ústav chemie.

Publikace