Российские нанотехнологии, 2021, T. 16, № 3, стр. 295-295

Разработка высокоэффективных термоэлектрических преобразователей энергии является одной из приоритетных научно-инженерных задач в промышленно развитых странах. Растущий интерес к этой тематике обусловлен большой (а зачастую и уникальной) ролью, которую играют термоэлектрические генераторы в энергооснащенности космических аппаратов для исследования дальнего космоса, энергоснабжении удаленных объектов при освоении Арктики, а также вовлечении в энергетический оборот огромного объема неиспользуемой (“бросовой”) тепловой энергии. Последние годы ознаменовались огромным прогрессом в области повышения термоэлектрической эффективности низко-, средне- и высокотемпературных термоэлектрических материалов. Подходы, основанные на снижении теплопроводности и оптимизации электронных свойств за счет наноструктурирования и инженерии зонной структуры, позволили разработать материалы со значениями термоэлектрической эффективности ZT > 1.5 в диапазоне температур 100–900°С.

В Российской Федерации исследованиями и разработками термоэлектрических материалов и устройств активно занимаются группы и лаборатории многих научных и образовательных учреждений, среди которых можно отметить Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Научно-исследовательский центр “Курчатовский институт”, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Национальный исследовательский университет “МИЭТ”, Белгородский национальный исследовательский университет, Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС” и др.

В этом тематическом выпуске представлены как обзорные работы, отражающие основные тенденции и достижения в области термоэлектрических материалов, так и оригинальные работы, посвященные фундаментальным и практическим аспектам современных термоэлектрических материалов. Современное состояние исследований широкого спектра термоэлектрических материалов, начиная от “классических” халькогенидных термоэлектриков и до фаз Цинтля, сплавов Гейслера и оксиселенидных термоэлектриков представлено в обзорах авторских коллективов из НИЦ “Курчатовский институт”, НИТУ “МИСиС” и Национального института наук о материалах (Япония). Топологические особенности термоэлектриков на основе теллурида висмута описаны в обзоре авторского коллектива из ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. В ряде работ представлены оригинальные результаты исследований многокомпонентных твердых растворов халькогенидных соединений, изучения влияния допирования и структурного состояния на термоэлектрические свойства оксида цинка, халькопиритов AgInSe₂ и купратов Cu_2 – xSe. Цикл статей ученых ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН посвящен полимерматричным и силицидным термоэлектрикам CoSi, CrSi и Mg₂Si, эволюции их свойств при допировании, кристаллизации из аморфного состояния и внедрении нановключений. Практические аспекты термоэлектриков посвящены рассмотрению нового тепловыделяющего элемента и обсуждению оптимального КПД термоэлектрических генераторов.

Главный редактор, член-корреспондент РАН
Профессор М.В. Ковальчук

Приглашенные редакторы выпуска:

Доктор физико-математических наук, профессор,
член Международной термоэлектрической
академии В.В. Ховайло,

Доктор физико-математических наук,
профессор Ю.Н. Пархоменко