7月8日,李敬鋒教授課題組在《先進材料》(Advanced Materials)上在線發表了題為“熔融離心(Bi,Sb)2Te3: 微納結構調控提升熱電性能(Melt-centrifuged (Bi,Sb)2Te3: engineering microstructure towards high thermoelectric efficiency) ”的研究論文。這項工作不僅開發了一種全新的熔融離心工藝,成功實現了熱電材料微納結構的跨尺度調控,而且理論和實驗演示了位錯陳列對碲化铋基熱電材料的熱導率和熱電性能的重要影響。
熱電材料與器件是近年來能源材料領域的研究熱點,其中具有較高熱電優值的BiSbTe材料在固态電子制冷和低中溫廢熱發電等領域有着幾乎不可替代的應用,如何進一步提升其熱電性能一直備受關注。李敬鋒教授課題組與美國西北大學材料系Jeffrey Snyder教授課題組合作開發了一種固液相共存熔融離心工藝,成功在BiSbTe熱電材料中引入了大量位錯陣列和微孔。微孔和位錯顯著降低了熱電材料的熱導率,相比傳統區熔鑄錠,晶格熱導率降低60%,從而顯著提高了熱電性能。系統的Debye模型分析表明微孔和位錯對熱導率降低的貢獻各占50%。

圖固液熔融離心工藝引入微孔和位錯陣列有效降低熱導率,明顯提升熱電優值
此次論文第一作者為beat3652013級博士生潘瑜,通訊作者為beat365李敬鋒教授,美國西北大學beat365Jeffrey Snyder教授以及西北大學博士後Umut Aydemir。該工作得到了國家自然科學基金委科學中心項目、973項目和國家留學基金委等項目的支持。李敬鋒教授課題組一直關注碲化铋等商用熱電材料的結構調控和性能提升機理研究,在點缺陷、納米複合結構調控以及織構化工藝等方面發表了一系列論文(AFM2013、JMCC2015、NPG Asia Mater 2016、Adv Sci 2017)。
文章鍊接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201802016