热电质料具备可实现热能与电能直接彼此转换的功效，热电转换技能具备无噪音、无振动、便在集成化等长处，于温差发电与固态制冷范畴具备广漠的运用远景。当前主流热电质料系统为碲化铋（Bi2Te3）与碲化铅（PbTe），两者别离于近室温区（300~500 K）与中温区（600~900 K）具备较好的热电机能。但因为碲元素于地壳中含量与白金（Pt）及钯（Pd）靠近，是以其极低的矿物质源品貌将会影响热电质料的范围化运用。与此同时，为满意差别的运用情况，需要研发宽温域的高热电机能质料。

三木SEO-最近几年来，清华年夜学质料学院李敬锋传授课题组致力在元素品貌高的情况友爱型新型热电质料的研发，缭绕锑化镁（Mg3Sb2）基热电质料取患上系列进展，于前期事情的基础上，近期研究发明，于Mg3Sb2晶界上嵌入某些（Nb及Ta）高导电金属纳米相，可有用降低界面势垒，加强近室温的电输运机能，实现了热电优值（ZT值）的峰值及平均值的同时晋升。研究采用机械合金化联合放电等离子体烧结工艺制备了多晶Mg3Sb2，发明Nb与Ta能以纳米级金属单质情势嵌在晶界处，且Nb单质与基体间会形成极少量非均质Nb3Sb相。这些纳米级金属同化物与非均质相皆具备高在晶界的电导率，有用降低了晶界处的界面势垒，削弱了载流子所受的晶界散射，增长了高能载流子对于电输运机能的孝敬，年夜幅晋升了近室温区的功率因子。同时，纳米级的金属颗粒会对于声子孕育发生散射作用，有用降低晶格热导率。经由过程电声输运的协同调控，整个测试温度规模内的热电机能均获得年夜幅晋升。终极，于Nb复合的n型Mg3(Sb,Bi)2质料中，zT值于300 K及798 K时别离晋升至0.80及2.04，为今朝已经报导的最高值，由此制备的单臂器件热电能量转换效率于T=470 K时可达15%，于宽温域内闪现出优秀的运用潜力。本事情提出了一种经由过程纳米复合计谋改进Mg3(Sb,Bi)2基热电质料晶界特征的新思绪，拓宽了Mg3(Sb,Bi)2基热电质料的运用远景。

Nb纳米颗粒复合Mg3Sb2基热电质料的微不雅布局、界面调控和热电机能

相干研究结果以“具备高平均和峰值zT的宽温域n型Mg3(Sb,Bi)2基热电质料”（Wide-temperature-range thermoelectric n-type Mg3(Sb,Bi)2 with high average and peakzT values）为题，在近日发表于《天然·通信》（Nature Co妹妹unications）上。

质料学院2019级博士生李静薇为论文第一作者，清华年夜学李敬锋传授、庄华鹭博士后为论文通信作者，论文的其他主要互助者包括南边科技年夜学刘玮书传授及国度纳米科学中央郑强研究员等。研究获得国度天然科学基金委基础科学中央项目的撑持。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43228-9

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