2022年4月28日下午，前沿院量子材料与器件研究中心邀请西华大学张勤勇教授、同济大学李文教授和哈尔滨工业大学刘紫航教授在虎溪校区LE423线上线下同步开展了“量子前沿”系列学术讲座之热电材料专题讲座。学校相关专业师生、其他高校院所相关研究人员参加了此次报告会。
首先，张勤勇教授提出了一种新的具有阶梯形陶瓷板的嵌入式热电器件，即将热端金属电极和部分热电腿嵌入至陶瓷板的盲孔中。并以中温half-Heusler (HH)材料构建的热电器件为例，采用有限元分析方法系统研究了器件结构、尺寸对其热应力分布、输出性能及疲劳寿命的影响；阐明了嵌入式的结构与传统T型器件相比，不仅明显降低了热应力对热端金属电极的破坏，而且其峰值输出功率也比传统式平面热电器件高了6.3%至22.2%。同时，在热交变环境下，嵌入式器件表现出了更好的抗热疲劳性能，其关键位置的最小失效循环次数比传统T型器件高出15-70%。
接着，李文教授详细介绍了一种潜在的高性能热电材料——立方IV-VI族材料。研究发现，这种材料具有多价带特征且价带间能量差较小，可为能带工程提升热电性能提供自由度。李文教授团队通过化学组成设计调控能带结构增加能带简并度、解耦电子输运性质提升电输运性能；进而引入间隙点缺陷及位错线缺陷有效散射声子降低晶格热导率，实现IV-VI族材料热电性能的显著提升。诠释了通过化学组成、缺陷调控电子结构及其声子散射提升材料热电性能的有效途径。
最后，李紫航教授以面向低温应用有潜力的新型p型热电材料—α-MgAgSb材料为例，详细介绍了这种材料的相变特征和合成工艺；阐明了“声子玻璃-电子晶体”热电行为的物理本质；探讨了提升热电性能的有效策略；总结了单腿器件和模块器件的制备方法并评估了面向低品位余热回收和室温制冷应用的器件输出性能。未来将进一步促进热电转换技术在提升应用能源的利用率和缓解环境污染问题等重要领域的应用。
报告会后，与会师生踊跃提问，针对嵌入式热电器件中的Ag接触层厚度和器件切割颗粒误差等问题；立方IV-VI族材料如何区分Cu取代和Cu间隙；α-MgAgSb两步球磨的最主要优势和材料大规模合成过程中的安全问题及这种新型材料的未来发展方向等相关问题和报告人进行了深入交流和讨论。通过这次专题讲座，与会师生对热电材料的前沿研究有了新的认识，为相关研究提供了新的思路。
