La chaleur constitue une gigantesque réserve énergétique dont le recyclage est un enjeu majeur. Certains semi-conducteurs ont la propriété de convertir la chaleur en électricité et l’efficacité de cette conversion, dite « thermoélectrique », dépend en partie du transport thermique. Celui-ci est assuré par des déplacements atomiques collectifs formant les ondes élémentaires du transport de la chaleur. Ces ondes transportent une énergie avec une vitesse et sur une distance qui leurs sont propres, avant d’être amorties par des processus de collisions. Pour la première fois, dans un matériau thermoélectrique appelé « clathrate », les auteurs ont observé et caractérisé ces ondes conduisant à une compréhension du transport thermique. Ils ont pu accéder aux distances sur lesquelles elles véhiculent l’énergie, nommées « libres parcours moyens », identifier celles qui participent le plus au transport et caractériser les processus dominants l’amortissement des ondes et responsables de la résistance thermique du matériau.
The heat represents an extraordinary energy reserve whose recovery is currently a major challenge. Some semi-conductors have the properties to convert heat into electricity and the conversion efficiency depends partly on the thermal conduction. In semi-conductors, the latter comes from collective atomic vibrations constituting the elementary waves of the heat transport. These waves propagate an energy with a given velocity and over a given distance in the materials before being damped by scattering processes. For the first time, in a thermoelectric materials called “clathrate”, the authors have observed and characterized these waves allowing for the understanding of the thermal transport. They could access to the distances over which the waves propagate their energies, so-called “mean free paths”, identify the main of those involved in the heat transport and characterize the dominant scattering processes responsible for the thermal resistance in the materials.
21/09/2017
