中科院上海硅酸鹽研究所科研人員與美國(guó)密歇根大學(xué)和西北大學(xué)研究人員合作，合成了一種既不同于尋常晶粒取向隨機(jī)的多晶材料、也不同于無(wú)晶界的單晶材料、具有高度取向性的馬賽克晶體熱電材料，從而實(shí)現(xiàn)了類似玻璃材料的極低熱導(dǎo)率和晶體材料的優(yōu)異電輸運(yùn)性能，其熱電優(yōu)值遠(yuǎn)高于普通多晶材料體系。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》。
除太陽(yáng)能和風(fēng)能等綠色能源外，自然界和人類活動(dòng)中還存在著能量巨大的耗散余廢熱未被有效回收利用。基于熱電轉(zhuǎn)換材料的新型清潔能源技術(shù)可將這些低品質(zhì)的熱能回收轉(zhuǎn)換成有用的電能，具有零排放、安全可靠和使用溫度范圍廣等顯著優(yōu)點(diǎn)。
具有馬賽克晶體微觀結(jié)構(gòu)的材料具有極其優(yōu)異的熱電性能。傳統(tǒng)馬賽克晶體的制備一般采用閃冷法，即將材料加熱至高溫，采用超快冷卻迫使結(jié)構(gòu)中的缺陷無(wú)法擴(kuò)散至材料表面。然而，熱電材料的熱導(dǎo)率一般很小，無(wú)法獲得足夠快的冷卻速度，因而具有馬賽克晶體微觀結(jié)構(gòu)的熱電材料的研究一直是個(gè)空白。
上海硅酸鹽所史迅、許鈁鈁、陳立東等研究發(fā)現(xiàn)，在Cu2S1-xTex固溶體中，利用S和Te兩種陰離子原子質(zhì)量和原子半徑的巨大失配，可以在塊體熱電材料中實(shí)現(xiàn)馬賽克晶體微觀結(jié)構(gòu)，并得到了非常反常的完全固溶體化合物。Cu2S1-xTex固溶化合物室溫為單相材料，具有高對(duì)稱性的六方晶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)歷973K高溫后，馬賽克晶體結(jié)構(gòu)的特征依然保留，比其他材料體系表現(xiàn)出明顯的競(jìng)爭(zhēng)力。
