宁波材料所热电材料研究取得系列进展

基于半导体材料的塞贝克效应或帕尔贴效应可实现热能与电能直接相互转换，包括热电制冷和热电发电两种应用形式。热电制冷器件具有结构紧凑、无噪声、无磨损、无泄漏等特点，已广泛应用于局部冷却或温度控制；热电发电器件可为无人区信号发射装置、深空探测器、植入式医疗器械等提供电源，更重要的是可以作为一种实现余热能量回收、降低能源消耗的新型发电方式。对于热电转换技术的更大规模应用，目前所存在的关键问题是能量转换效率较低，而这主要取决于材料的热电性能，其表征参数为无量纲ZT值。

通过纳米化或复合是改善热电性能的有效途径，也是最近几年该领域的国际研究热点。中国科学院宁波材料技术与工程研究所开展了一系列有特色的工作，主要通过材料组成设计以及制备理念创新，实现显微结构及电热输运调控，由此制备了一系列性能改善的热电材料。部分基础研究成果已经发表（J. Mater. Chem. A, 2014, DOI: 10.1039/C4TA01554A; J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 966；J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 8844；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2013, 5 (8), 3071；RSC Adv., 2013, 3 (15), 4951）；已获授权中国发明专利四项（ZL201010291236.7, ZL201010564073.5, ZL201010270811.5, ZL201110046031.7）。这些工作将为进一步改善热电性能提供有力帮助，并为热电转换应用奠定材料基础。

以上研究得到了国家自然科学基金、中国博士后基金特别资助等大力支持。

一类复合热电材料（InGaSb）的典型微观结构

碲化铋基复合材料的热电性能参数