哈工大最新Science！突破热电发电器的瓶颈

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热电材料是一种能够实现热能与电能之间直接相互转换的功能材料，由其构成的热电器件具有结构简单、可靠性高、寿命长、无污染等优点，在固态制冷和同位素温差发电器领域已获得应用，在废热回收领域具有广阔的应用前景。
        界面材料是构成热电器件不可或缺的重要组成部分，用来阻隔钎料与热电材料间的界面反应，从而维持器件在长期服役过程中的稳定性。当前界面材料的设计多通过高通量试验筛选过渡族金属元素，材料的选择空间有限，急需拓宽合金或化合物作为潜在的界面材料。然而合金与化合物种类庞大，无法通过试错法进行有效筛选。因此，如何高效地为热电材料筛选出高稳定性的界面材料是热电领域的重要课题。

        从吉布斯自由能的角度看，由热电材料组成元素与金属形成的反应物与热电材料能够形成稳定的界面结构。因此，团队以多组元MgAgSb高性能低温热电材料为例，通过理论计算相图预测能与热电材料形成两相平衡的化合物，再结合化合物的室温电阻率和熔点作为判据，为MgAgSb筛选出界面材料MgCuSb，建立了热电界面材料高效筛选策略，并通过不同温区代表性热电材料的界面材料筛选证实了其普适性。MgCuSb/MgAgSb接头经553K退火16天仍保持稳定的界面结构和低的接触电阻率(<1μΩ cm-2)，MgAgSb/Mg3.2Bi1.5Sb0.5基热电器件在低温端293K，温差300K时转换效率高达9.25%，且器件性能可靠性得到美国和德国研究机构的第三方独立验证。
       哈工大为论文唯一通讯单位。哈工大材料学院隋解和教授、刘紫航教授为论文共同通讯作者，哈工大材料学院博士生谢亮军和深圳校区博士生尹力、德国亚琛工业大学余愿博士为共同一作。哈工大材料学院博士生孙雨鑫、师文静、曲诺，硕士生吴昊，郭逢凯博士和蔡伟教授，深圳校区张倩教授，西安交通大学博士生彭古扬、武海军教授，美国休斯顿大学宋少伟博士、任志锋教授，德国莱布尼茨固体与材料研究所应聘君博士、科内利乌斯·尼尔施（Kornelius Nielsch）教授，美国西北大学蔡松婷博士参与了相关研究工作。
        该研究得到了国家自然科学基金委重点项目、哈工大青年拔尖人才科研启动经费和黑龙江省头雁团队项目等资助。
          文章来源：哈工大
        蔡伟，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。教育部跨世纪优秀人才，美国科学促进会会员，日本金属学会会员，中国仪表材料学会常务理事，《功能材料》杂志编委。
       隋解和，哈尔滨工业大学材料学院教授，博士生导师。2012年入选教育部新世纪优秀人才计划，2016年获国家基金委优秀青年基金资助，兼任International Journal of Metallurgical & Materials Engineering杂志执行编委。主持国家自然科学基金优秀青年基金1项、面上项目2项、青年基金1项及其它部委项目10余项；在PNAS，Energy & Environmental Science，Advanced Energy Materials，Nano Energy，Acta Materialia等期刊上发表SCI论文130余篇，SCI他引1640余次，H因子为23。获黑龙江省自然科学一等奖1项（排序第3），黑龙江省自然科学二等奖2项（排序第1和第2）；获国家授权发明专利7项；出版教材1部。
       刘紫航，河北邯郸人，哈工大材料学院长聘教授， 2021年入选国家级青年人才计划。2017年-2021年先后在美国休斯顿大学和日本物质材料研究机构做博士后研究，从事热电材料与器件研究。迄今以第一/通讯作者在Joule，Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., Nat. Commun., Energy Environ. Sci.，Adv. Energy Mater.等期刊发表高水平论文30多篇；申请日本发明专利两项和国际发明专利两项；参与编纂英文专著两部；获国际热电协会Postdoctoral Scholar Award （2021年度唯一）、哈尔滨工业大学优秀博士论文等奖励及荣誉。