SCMs|获得高强度、高热电性能热电材料的策略：增强织构和诱导高密度线缺陷

商业化的区熔(ZM)Bi₂Te₃基单晶锭体力学性能差、热电转换效率不足，一直阻碍着高效热电器件的微型化。近日，武汉理工大学唐新峰教授和鄢永高教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，将超快速热爆反应与放电等离子体烧结技术相结合，成功制备出了高强度、高热电性能的Bi_0.4Sb_1.6Te_3.72块体合金。引入过量Te不仅增强了（00l）织构，使得材料室温功率因子高达5 mW m⁻¹ K⁻²，而且还诱导了密度高达1011–1012 cm⁻²的线缺陷。与电子热导率的增加幅度相比，如此高浓度的线缺陷使得晶格热导率下降的幅度更大，致使总热导明显降低。最终，Bi_0.4Sb_1.6Te_3.72材料在350 K下最大ZT值可达1.4，比商业ZM锭体高出40%。此外，这种高密度的线缺陷还提升了材料的机械抗压强度，其最大抗压强度为94 MPa，比ZM单晶高出154%。

图1 Bi_0.4Sb_1.6Te_3.72块体合金的热电性能。

本文为Bi₂Te₃基热电材料的织构、热电性能及力学性能的协同优化提供了一种简单有效的策略，也为微型化热电器件的商业化开发奠定了重要基础。

相关结果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1548-x。

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