Unsere Gruppe konzentrierte sich auf die Entwicklung von Materialien für energiebezogene Anwendungen, wobei der Schwerpunkt auf Energiespeicherung und thermischer Elektrizität lag. Wir haben Nanokristalle als Bausteine oder Vorläufer für die Konstruktion der mikroskopischen Materialien verwendet. Und wir untersuchen die Umwandlung, die die Nanokristalle in ganze Festkörper durchlaufen, mit dem Ziel, die Leistung zu verbessern und die von den nanoskaligen Merkmalen abgeleiteten Eigenschaften zu verstehen und zu kontrollieren.

Insbesondere bei thermischen elektrischen Materialien haben wir uns auf die Fehlerkontrolle konzentriert. Die Entwicklung thermoelektrischer Werkstoffe mittels Lösungsverfahren bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich. Erstens, die Abschwächung der Oxidation aufgrund des hohen Oberflächen-Volumen-Verhältnisses der Nanopartikel.

Reproduzierbarkeit aufgrund der Komplexität des Prozesses. Und drittens, der Umgang mit flüchtigen Spezies, um Stabilität zu gewährleisten. Die Bewältigung und das Verständnis dieser Herausforderungen ist entscheidend, um die Effizienz thermischer elektrischer Materialien für praktische Anwendungen zu verbessern.

Unsere Forschung hat kostengünstige, lösungsprozessierte thermische elektrische Materialien weiterentwickelt, indem wir die Eigenschaften von Nanopartikeln und ihre Organisation fein abgestimmt haben. Wir decken die Chemie auf, die an dem gesamten Prozess beteiligt ist, von der Nanopartikelsynthese bis zur endgültigen Konsolidierung. Und derzeit konzentrieren wir uns darauf, wie Oberflächenspezies oder die Mikrostruktur von Materialien und damit ihre Leistung beeinflussen.

Wir haben die thermoelektrische Leistung durch die Verwendung von oberflächentechnisch hergestellten Partikeln verbessert und die Wärmeleitfähigkeit durch mikrostrukturelle Abstimmung und die Einführung von Defekten erheblich reduziert. Dieser Ansatz ist auch vorteilhaft, da er kostengünstige Vorläufer, niedrige Temperaturen und auch Wasser als Lösungsmittel verwendet. Wir fanden heraus, dass bestimmte Moleküle an der Partikeloberfläche absorbieren und das Kornwachstum einschränken.

Jetzt versuchen wir zu rationalisieren, wie verschiedene Oberflächenspezies die Mikrostruktur und damit die Transporteigenschaften beeinflussen, basierend auf ihrer Zusammensetzung, ihrer chemischen Instabilität und ihrer Bindungsnatur.