高性能热电器件获新突破

　　张倩团队在高性能热电器件领域研究取得重要进展，提出了一种基于相图计算的方法与纳米银低温烧结技术的热电器件全链条制备方案凯发一触即发凯发一触即发，突破了热电器件连接瓶颈凯发一触即发。该研究成果发表于《自然—通讯》上。

　　热电器件可以实现热能与电能之间直接相互转换凯发一触即发凯发一触即发，是一类重要的能量转换器件凯发一触即发。接触层是热电器件的重要组成部分，在热电材料和金属电极之间起到隔离、防止扩散的作用凯发一触即发凯发一触即发。

　　目前接触层材料的设计选择主要基于实验法凯发一触即发凯发一触即发，即通过重复实验或高通量实验制备多种异质界面凯发一触即发凯发一触即发、筛选可用的金属元素或者合金凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发。这类试错法筛选范围有限凯发一触即发、耗时耗力凯发一触即发凯发一触即发，难以形成指导理论推广到其他热电材料体系中。另外凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发，基于密度泛函理论计算筛选接触层材料的方法凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发，由于仅描述材料在理想状态下的性质，与实际应用往往存在较大差异凯发一触即发。

　　相图计算方法不同于密度泛函理论相图计算凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发，是基于热力学理论建立材料体系各相的吉布斯自由能模型凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发。采用相图计算方法获得的热力学数据库可以准确描述宽成分、温度和压力范围内的热力学性质凯发一触即发凯发一触即发，由此获得的平衡相图能够广泛地指导新型接触层材料的设计与研制凯发一触即发。

　　在该研究中凯发一触即发，研究团队提出基于相图计算方法筛选热电器件接触层材料的策略，阐明了两相平衡区域与热电接头界面结构的对应关系凯发一触即发。

　　以Zintl相器件为例凯发一触即发，团队成功应用相图计算技术凯发一触即发凯发一触即发，建立了三元系热力学数据库凯发一触即发，筛选出在服役温区内（室温至773开氏度）与n型Mg3Sb2基材料平衡共处的Mg2Ni作为接触层材料凯发一触即发凯发一触即发。采用低温纳米银烧结工艺制备的n型单腿Mg3Sb2基器件的效率可达13.3％。

　　在673开氏度下时效处理800小时后界面形态凯发一触即发、界面接触电阻及连接强度均无显著变化凯发一触即发凯发一触即发，与p型YbZn2Sb2基材料组建的全Zintl相热电器件在430开氏度的温差下获得了11%的发电效率凯发一触即发凯发一触即发凯发一触即发，是为目前全Zintl相器件的最高值凯发一触即发。

　　该研究旨在建立热电材料体系完善的相图热力学数据库凯发一触即发凯发一触即发，拓展了热电器件接触层材料的研究范围凯发一触即发，简化了热电器件的开发周期，对于热电领域的发展具有重要意义。