寧波材料所熱電材料研究取得系列進(jìn)展

基于半導(dǎo)體材料的塞貝克效應(yīng)或帕爾貼效應(yīng)可實(shí)現(xiàn)熱能與電能直接相互轉(zhuǎn)換，包括熱電制冷和熱電發(fā)電兩種應(yīng)用形式。熱電制冷器件具有結(jié)構(gòu)緊湊、無噪聲、無磨損、無泄漏等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于局部冷卻或溫度控制；熱電發(fā)電器件可為無人區(qū)信號(hào)發(fā)射裝置、深空探測器、植入式醫(yī)療器械等提供電源，更重要的是可以作為一種實(shí)現(xiàn)余熱能量回收、降低能源消耗的新型發(fā)電方式。對(duì)于熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的更大規(guī)模應(yīng)用，目前所存在的關(guān)鍵問題是能量轉(zhuǎn)換效率較低，而這主要取決于材料的熱電性能，其表征參數(shù)為無量綱ZT值。

通過納米化或復(fù)合是改善熱電性能的有效途徑，也是最近幾年該領(lǐng)域的國際研究熱點(diǎn)。中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所開展了一系列有特色的工作，主要通過材料組成設(shè)計(jì)以及制備理念創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)顯微結(jié)構(gòu)及電熱輸運(yùn)調(diào)控，由此制備了一系列性能改善的熱電材料。部分基礎(chǔ)研究成果已經(jīng)發(fā)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）；已獲授權(quán)中國發(fā)明專利四項(xiàng)（ZL201010291236.7, ZL201010564073.5, ZL201010270811.5, ZL201110046031.7）。這些工作將為進(jìn)一步改善熱電性能提供有力幫助，并為熱電轉(zhuǎn)換應(yīng)用奠定材料基礎(chǔ)。

以上研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金特別資助等大力支持。

一類復(fù)合熱電材料（InGaSb）的典型微觀結(jié)構(gòu)

碲化鉍基復(fù)合材料的熱電性能參數(shù)