冯晶教授团队在铋系热电材料领域取得研究进展

中能供热网讯：近日，昆明理工大学冯晶教授团队在铋系热电材料领域取得重要研究进展，相关工作成果发表在Chemical Engineering Journa和Nano Energy上，昆明理工大学是第一作者单位。两篇论文的第一作者分别是2018级硕士研究生朱钰可、2018级博士研究生郭俊。葛振华教授、冯晶教授为论文的通讯作者。

       碲化铋基热电材料方面。研究通过将Ru微纳米复合结构粉体添加至区熔法制备的商业碲化铋中，实现了细晶强化，大幅提升了商业碲化铋的力学性能，同时实现了多尺寸晶界对电子和声子的散射，有效提升了塞贝克系数，降低了热导率。最终在425 K取得ZT值0.93，相比纯商业样品提升了45%，并且表征了单臂n型碲化铋的热电转化效率，Ru复合样品相比纯商业样品提升了91%。相关内容以题为Simultaneous Enhancement of Thermoelectric Performance and Mechanical Properties in Bi2Te3via Ru compositing的论文发表在化工领域顶级期刊Chemical Engineering Journal上。

       硫化铋基热电材料方面。通过固相熔融法对硫化铋进行溴化铅掺杂，电传输性能得到显著优化，同时由于基底中析出了两种不同成分、不同结构的铋基纳米析出物，结合烧结过程中产生的纳米孔隙，最终得到了一个较低的热导率。结合优化的电传输性能和低的热导率，在673K时ZT值达到了0.8，与碲化铋材料接近。该材料优异的热电性能为低成本、低毒的硫化铋材料提供了潜在的应用前景。相关内容以题为High Thermoelectric Properties Realized in Earth-Abundant Bi2S3BulkviaCarrier Modulation and Multi-Nano-Precipitates Synergy发表在纳米材料和能源材料顶级期刊Nano Energy上。

       该项成果得到了国家自然科学基金项目资助。热电材料是能够实现电能和热能直接相互转化的新能源材料，在废热发电，半导体制冷和万物联网传感方面有广泛的应用前景。铋系热电材料是目前已经得到实际商业应用的传统热电材料，铋系热电材料方面的研究对于提升热电器件效率和热电材料产业化有积极的推动作用。