固態(tài)材料實(shí)際上并不像看起來(lái)那樣堅(jiān)固。通常，每個(gè)原子通常圍繞材料中的特定位置振動(dòng)。大多數(shù)旨在定義耐磨熱電偶的理論模型都是基于這樣的概念，即原子保持其位置并且不會(huì)與它們相距很遠(yuǎn)。
鈣鈦礦通過(guò)其晶體結(jié)構(gòu)來(lái)識(shí)別，并以各種形式出現(xiàn)。它們的元素既可以是分子，也可以是原子。分子中的原子振動(dòng)，但整個(gè)分子也可以旋轉(zhuǎn)，這意味著原子的移動(dòng)比計(jì)算中經(jīng)常假定的移動(dòng)得多。
動(dòng)態(tài)無(wú)序的耐磨熱電偶
表現(xiàn)出這種非典型行為的材料稱為“動(dòng)態(tài)無(wú)序的耐磨熱電偶”。耐磨熱電偶在對(duì)環(huán)境敏感的應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。良好的離子導(dǎo)體材料例如在燃料電池和電池以及熱電應(yīng)用的固體電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)中顯示出潛力。
然而，材料的特性在理論上很難計(jì)算，并且科學(xué)家一再被迫使用費(fèi)力的實(shí)驗(yàn)。
喬納斯·克拉伯林（Jonas Klarbring）制定了一種計(jì)算技術(shù)，該技術(shù)可以準(zhǔn)確描述當(dāng)這些耐磨熱電偶被加熱并經(jīng)歷相變時(shí)發(fā)生的情況。約翰·克拉布林（Johan Klarbring）和他的導(dǎo)師謝爾蓋·西馬克（Sergei Simak）教授在科學(xué)雜志《物理評(píng)論快報(bào)》上報(bào)告了研究結(jié)果。
氧化鉍
他們研究了氧化鉍（Bi 2 O 3），氧化鉍是一種極好的離子導(dǎo)體。該電流由氧化物離子傳導(dǎo)的氧化物，是所有已確定的耐磨熱電偶中最細(xì)的氧化物離子導(dǎo)體。實(shí)驗(yàn)表明，它在低溫下具有低電導(dǎo)率，但是在加熱時(shí)會(huì)經(jīng)歷相轉(zhuǎn)變成具有高離子電導(dǎo)率的動(dòng)態(tài)無(wú)序相。
鈣鈦礦接下來(lái)
理論計(jì)算與材料在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中的作用完全一致。
科學(xué)家們目前計(jì)劃在其他刺激性材料（例如鈣鈦礦）和具有高鋰離子電導(dǎo)率的材料上測(cè)試該技術(shù)。后者對(duì)于高性能電池的發(fā)展很感興趣。
“一旦我們對(duì)材料有了深刻的理論理解，它將為針對(duì)特定應(yīng)用優(yōu)化它們的可能性提供更多的機(jī)會(huì)，” Johan Klarbring總結(jié)道。
這項(xiàng)研究得到了瑞典研究委員會(huì)和瑞典政府戰(zhàn)略研究區(qū)倡議的支持，該倡議由林雪平大學(xué)提供的功能材料材料科學(xué)。
