上海光機所等在新型熱電材料探索方面取得進展

　　近期，中國科學院上海光學精密機械研究所與山東大學、常州大學及上海大學等單位的熱電材料研究小組合作，在合成超低熱導率的新材料方面取得新進展。研究人員利用陰陽離子協同剪裁，將籠式化合物與銻化物的結構基元進行組合，打破傳統籠式化合物的固有結構與比例，獲得具有“電子晶體-聲子玻璃”特性的新型類籠式化合物Ba23M10Ge10Sb25δ(M = Ga, In)。這一新體系的發現為新型熱電材料的定向設計提供重要依據。

　　熱電材料性能評價指標為熱電優值ZT，ZT由Seebeck系數、電導率和熱導率決定。但是三個參數之間相互耦合，難以實現獨立調控。而本征熱導率低的材料具有明顯的優勢，給性能優化提供了先天條件，成為熱電材料研究的熱點。該課題組通過將籠合物與銻化物結合，利用籠狀框架中的“振子”Ba2+產生低頻振動，銻原子產生非簡諧振動，有效降低晶格熱導率。獲得的新化合物Ba23Ga10Ge10Sb25具有類似玻璃的導熱特性，在323K下的晶格熱導率為0.2W﹒m-1﹒K-1，僅為經典籠式化合物Ba8Ga16Ge30的1/4。

　　基于此類材料晶格熱導率低的優勢，通過調控載流子濃度，有望獲得有實際應用價值的高溫發電材料。該研究成果已被Chemistry of Materials[DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b01441]在線發表。

　　該研究獲得國家自然科學基金(No.11535010)、中科院創新交叉團隊等的資助。