固态热电技能能完成热能与电能之间的直接彼此转化，在航天探测器以及微型电子器材精准控温等方面具有广泛的使用远景。在热电资料研讨范畴，常经过构建纳米规范的晶粒或许多孔结构来大大下降资料晶格热导率，然后前进资料的热电功能。但是在实践使用中，具有纳米规范晶粒的资料在高温环境执役过程中，面临着晶粒长大甚至蠕变的问题，因而导致资料功能衰减甚至器材失效；而资猜中的多孔结构也会影响载流子输运，有或许导致资料电功能的下降。到现在，这仍然是热电范畴很重要的两个科学问题。

  西安交大资料学院资料强度组武水兵教授与哈尔滨工业大学研讨团队通力协作，结合高能球磨合金化和热压烧结，在MgAgSb热电资猜中一起构建了超细纳米晶（均匀晶粒约为93nm）和多规范纳米孔洞两种缺点结构，获得了挨近MgAgSb资料非晶极限的晶格热导率和超越现在一切MgAgSb基资料的热电优值。与高功能的n型Mg3.2(Bi, Sb)2热电资料组成的热电器材的制冷功能超越了从前报导的非Bi2Te3热电器材的功能。该研讨立异性地将细晶结构和纳米多孔结构使用到热电制冷器材中，显着前进了制冷功能并避免了资料功能的高温衰减。

  西安交通大学资料学院硕士生刘子雨为一起一作，博士生彭古扬为一起作者，资料学院武水兵教授为一起通讯作者。本项研讨作业得到了西安交通大学剖析测验中心在电镜微结构表征方面的鼎力支持。

  该协作团队进一步在热电界面资料智能规划和高效器材研发范畴获得了要害打破完成了在300度温差下9.25%的热能到电能转化功率有望前进动力使用功率研讨成果宣布在《科学》（Science）上。

  热电发电机（温差发电器）是一种可直接将热能转化为电能的设备，关于发电和从头使用其他开释热能的使用中具有极端严重价值。放射性同位素热电发电机便是一个很好的比如，四十多年来，它一向为外太空的旅行者号探测器供给动力。在曩昔一段时间，热电资料的功能获得了惊人的前进。除了资料自身的热电特性外，热电资料与电极之间的界面临设备的输出功能和长时间安稳性也有相当大的影响。在运转过程中，界面上的原子分散和化学反响会导致设备不安稳和降解，尤其是在高温条件下。为了消除这一些晦气影响，一定要选用高效安稳的原子分散屏障，即热电界面资料（TEiM）。传统的热电界面资料挑选规范围绕着匹配热膨胀以完成机械稳健性和调整功函数以完成低触摸电阻这两个方面。但是，因为缺少坚固耐用的资料构成设备内电极与热电资料之间的界面，热电资料在热电发生器中的使用一向遭到阻止。

  为了处理这一难题，协作团队开发了一种依据密度泛函理论核算得出的相图猜测成果对TeiM进行挑选的战略。经过将相图与潜在反响产品的电阻率和熔点相结合，作者发现半金属 MgCuSb 是高功能 MgAgSb 的牢靠TEiM。MgCuSb/MgAgSb 结即便在 553 开尔文温度下退火 16 天，也能表现出较低的界面触摸电阻率。在300开尔文的温度梯度下，制造出的两对 MgAgSb/Mg3.2Bi1.5Sb0.5模块的转化功率高达 9.25%。作者对模块功能进行了世界循环测验，以承认丈量的牢靠性。该战略可使用于其他热电资料，填补了热电模块开发范畴的重要空白。

  西安交通大学资料学院博士生彭古扬和武水兵教授为一起作者。本项研讨作业得到了西安交通大学剖析测验中心在电镜微结构表征方面的鼎力支持。

  近来，该协作团队根据该复合战略做进一步研讨。继续的热电研讨集中于前进发电机的转化功率，而一起完成高输出功率仍显缺乏。特别是，现在报导的根据Mg的模块的最高输出功率密度仅为商用Bi2Te3模块的一半，首要归因于MgAgSb的低功率因子。在本研讨中，MgAgSb基体中均匀分布的MgCuSb原位分出纳米颗粒，因为金属-半导体欧姆触摸的载流子注入效应，有用优化了载流子浓度。因而，在300-550 K的温度范围内，MgCu0.1Ag0.87Sb0.99复合资料完成了创纪录的均匀功率因子27.2 μW cm−1K−2，远高于MgAgSb体系的从前报导值。得益于p腿优化的均匀功率因子与低界面电阻率的结合，制备的八对MgCu0.1Ag0.87Sb0.99/Mg3.2Bi1.5Sb0.5模块在300 K的温度差下展现出史无前例的高输出功率密度2.9 W cm−2，优于一切低温先进热电模块。一起，完成了7.65%的竞争力转化功率。这项作业明显推进了Mg基模块在低温可继续动力搜集范畴的高功率热电使用。

  西安交通大学资料学院博士生彭古扬为一起一作，武水兵教授为一起作者。本项研讨作业得到了西安交通大学剖析测验中心在电镜微结构表征方面的鼎力支持。

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