中科院上海硅酸盐所

发现晶体微观结构高性能热电材料

2015年07月02日   来源：中国科学报

　　中科院上海硅酸盐研究所科研人员与美国密歇根大学和西北大学研究人员合作，合成了一种既不同于寻常晶粒取向随机的多晶材料、也不同于无晶界的单晶材料、具有高度取向性的马赛克晶体热电材料，从而实现了类似玻璃材料的极低热导率和晶体材料的优异电输运性能，其热电优值远高于普通多晶材料体系。相关研究成果日前发表于《先进材料》。

　　除太阳能和风能等绿色能源外，自然界和人类活动中还存在着能量巨大的耗散余废热未被有效回收利用。基于热电转换材料的新型清洁能源技术可将这些低品质的热能回收转换成有用的电能，具有零排放、安全可靠和使用温度范围广等显著优点。

　　具有马赛克晶体微观结构的材料具有极其优异的热电性能。传统马赛克晶体的制备一般采用闪冷法，即将材料加热至高温，采用超快冷却迫使结构中的缺陷无法扩散至材料表面。然而，热电材料的热导率一般很小，无法获得足够快的冷却速度，因而具有马赛克晶体微观结构的热电材料的研究一直是个空白。

　　上海硅酸盐所史迅、许钫钫、陈立东等研究发现，在Cu2S1-xTex固溶体中，利用S和Te两种阴离子原子质量和原子半径的巨大失配，可以在块体热电材料中实现马赛克晶体微观结构，并得到了非常反常的完全固溶体化合物。Cu2S1-xTex固溶化合物室温为单相材料，具有高对称性的六方晶体结构。经历973K高温后，马赛克晶体结构的特征依然保留，比其他材料体系表现出明显的竞争力。（记者黄辛）