热电材料研究生就业

热电材料有望成为一种清洁能源，这推动了对能有效利用余热产生大量电能材料的研究。这项重大进展发表在《科学》上，为不对称热电性能找到了新的解释。不对称热电性能是指一种带正电荷的高效材料，其带负电荷的效率要低得多，反之亦然。休斯顿大学物理学m.d.安德森(m.d. Anderson)讲座教授、德克萨斯超导中心(Texas Center for超导)主任、该论文的通讯作者冯仁(feng Ren)说：已经开发了一个模型，用来解释这两种配方在性能上之前未解决的差异。然后，将该模型应用于预测有希望利用发电厂和其他来源的余热发电的新材料。研究人员已经知道热电效率取决于两种形式材料的性能，即分别携带正电荷的“p型”和负电荷的“n型”。但大多数材料要么在两种配方中都不存在，要么一种比另一种更有效。有望合成新材料只使用p型或n型化合物就可以构建有效的热电设备，但设计同时包含这两种类型的设备要容易得多，当两种类型都表现出相似的性能时，性能最好。研究人员合成了一种预测的材料，锆钴铋化合物，并报告了在冷侧(约303开尔文，约86华氏度)和热侧(约983开尔文，约1310华氏度)下，p型和n型的热电转换效率分别为10.6%。该研究报告的第一作者、密歇根大学博士后毛军(Jun Mao)表示：某些材料的不对称性能与电荷在两种配方中的移动速度不同有关。如果p型电池正电荷和n型电池负电荷的移动情况相似，那么这两种电池的热电性能也相似。知道了这一点，就能够利用迁移率来预测以前未研究过的配方性能。当一种材料的热电性能已经被实验研究过，而另一种材料还没有被研究过，就有可能通过确定不对称性和加权迁移率之间的关系来预测ZT。ZT，或价值指数，是用来确定热电材料将热转化为电的效率的一个度量标准。新模型预测出高效材料哈佛大学博士后研究员、该报告的另一位第一作者朱航天表示，下一步是确定一旦找到一种高效的p型或n型材料，如何形成相应的材料类型。这可能需要实验来确定最佳掺杂剂（研究人员通过在化合物中添加少量额外的元素来调整性能，即所谓的“掺杂”）来提高性能。这就是对非对称性能的新理解，通过预测哪些化合物在这两种类型中都具有较高性能，鼓励研究人员继续寻找最佳组合，即使早期的努力没有成功。博科园｜研究/来自：休斯顿大学参考期刊《科学进展》DOI: 10.1126/sciadv.aav5813博科园｜科学、科技、科研、科普

经历过高考后的学子，要经历一次人生的“大选”。选学校，更是选城市、选未来。但，这里有句忠告：千万不要来武汉上学，更不要选择武汉理工大学！不信？如果你有一个在武理上大学的朋友，那么千万别问他这些问题……千万别问一个武理学生他们学校多厉害武汉是一座别有韵味的城市，是当之无愧的高教之城。武汉理工大学作为教育部直属全国重点大学，首批列入国家“211工程”和“双一流”建设高校，教育部和交通运输部共建高校，成为了众高校之中实至名归的佼佼者。目前，武理共有一级学科博士学位授权点19个，一级学科硕士学位授权点46个，博士后科研流动站17个；有22个硕士专业学位授权类别，39个硕士专业学位授权领域。在全国第四轮学科评估中，武汉理工大学材料科学与工程获评A+；此外，学校材料科学进入ESI全球学科排名前1‰，工程学和化学进入ESI全球学科排名前3‰；材料科学与工程入选“双一流”建设学科。2019年6月27日，在THE2019年发布的全球年轻大学排名中，中国共23所大学上榜，而武汉理工大学位居中国内地大学第4名。2019年8月15日，在2019软科世界大学学术排名（ARWU）排行榜中，武汉理工大学居于中国高校并列第28名。2019年10月22日，在USNews发布的2020世界大学排行榜中，武汉理工大学位列中国高校第34位。2019年10月30日，在软科更新的中国最好学科排名中，武汉理工大学的“材料科学与工程”“船舶与海洋”学科分别位列全国第9名及第4名，表现突出。……这样一所学科实力强劲的大学，真怕你知道了都抢着来！千万别问武理专业有多强势作为一所在全国乃至世界都出名的“理工”大学，真的只有理工类专业吗？我们文科生怎么办？放心，武理作为一所“德智体美”全面发展的大学，其他专业发展亦十分优秀！目前，武理已形成以工学为主，理、工、经、管、艺术、文、法等相互渗透、协调发展的学科专业体系。现有本科专业91个，其中国家特色专业15个、卓越工程师教育培养计划试点专业28个、国家综合改革试点专业4个、国家战略性新兴产业专业2个。现有国家级精品在线开放课程15门、国家级精品资源共享课17门、国家级精品视频公开课8门。2019年6月，教育部高等教育教学评估中心、中国工程教育专业认证协会公布了《教育部高等教育教学评估中心中国工程教育专业认证协会关于发布已通过工程教育认证专业名单的通告》。通过了专业认证，标志着这些专业的质量实现了国际实质等效，进入全球工程教育的“第一方阵”。此次，武汉理工大学共12个专业通过工程教育认证。2019年末，教育部办公厅公布了2019年度国家级和省级一流本科专业建设点名单。武汉理工大学材料科学与工程、无机非金属材料工程、新能源材料与器件、船舶与海洋工程、车辆工程、能源与动力工程、轮机工程、土木工程、通信工程、自动化、航海技术、物流工程、信息与计算科学、工商管理、动画、产品设计、思想政治教育、安全工程等18个专业获批国家级一流专业建设点；机械工程、软件工程、机械设计制造及其自动化、工程力学、电子商务等5个专业获批省级一流专业建设点。2020年3月，教育部公布2019年度普通高等学校本科专业备案和审批结果。武汉理工大学新增1个备案本科专业——导航工程专业，新增1个审批本科专业——应急管理专业。专业是人才培养的基本单元和基础平台，是建设一流本科、培养一流人才的“四梁八柱”。在武理，请大胆选择你钟情的专业，无论文科还是理科，你都值得最好的！千万别问老师厉不厉害教师作为教学的“灵魂”，是提高人才培养质量的关键，是形成学校特色和优势的根本，是实现学校可持续发展的保证，在学生的大学生涯中发挥着举足轻重的作用。武理现拥有教职工5477人，其中专任教师3243人，专任教师中教授794人，副教授1452人；中国科学院院士1人，中国工程院院士4人，国家“973计划”和重大科学研究计划首席科学家2人，国家教学名师奖获得者3人。中国科学院院士张清杰，长期从事热电材料等特种功能无机非金属与复合材料的基础理论、材料制备和工程应用研究。提出磁性纳米复合热电材料的概念，发现热-电-磁协同效应，建立了热电材料电子/声子输运协同调控的新方法；发明了热电材料快速非平衡制备新技术，实现了近百种热电材料的快速制备，解决了低温和中温系列重要热电材料长期不能快速低成本制备的重大技术难题；将研究的高性能材料用于太阳能全光谱热电-光电复合发电和武器装备系列重点型号，为国家新能源技术和国防武器装备的发展做出重要贡献。中国工程院院士余永富，长期从事铁矿、稀土、铜钴硫化矿选矿研究。主要为:武钢大冶铁矿混合型铁矿石磁选新设备、新工艺解决了无法生产的技术难题；研制成功国内外独特的选矿新工艺，解决了长期制约包钢铁及稀土生产的白云鄂博多金属矿选矿难题；针对我国铁矿山及炼铁现状，首次提出在我国铁矿山开展“提铁降硅”建议及研究，指出降低铁精矿中硅含量的重要意义，对我国高炉实现“精料方针”有重要指导作用，全国大部分铁矿山进行技术改造后，使我国国产铁精矿质量达到国际先进水平，彻底摆脱了质量低的落后面貌。中国工程院院士姜德生，长期从事光纤传感新技术的研究，经过学科交叉与技术集成研究与开发出一系列创新性成果。特别是在光纤传感敏感材料制备、光纤传感器的精密加工、工业化生产关键技术与装备等方面取得突破，建成了国内光纤传感技术领域唯一国家工程实验室，在全国率先实现了光纤传感技术的产业化；打破了国外技术封锁，形成了具有我国自主知识产权的成套生产技术与装备；为我国众多行业和重大工程及军工提供了急需的新一代传感技术。中国工程院院士张联盟，长期致力于梯度材料的功能创新与设计、制备技术创新与工程化应用，持续研发出具有热应力缓和功能、准等熵加载功能、能量传递与调控功能以及原位防/隔热功能等的梯度材料新结构、新技术，应用于多个国防与民用重要领域。中国工程院院士严新平，长期从事水路交通工程领域的教学与科研工作，在船舶动力设备磨损诊断、航行风险控制、智能驾驶等有开拓性的工程应用成果。主持研制了磨损在线监测与远程诊断系统、航道通航运行系统、“航行脑系统”及船舶智能安全辅助驾驶系统，带领团队为创新发展我国水路交通系统的安全体系做出重要贡献。……来武理，和名师大家探讨学术，增长见识，这些宝藏老师们快藏不住了！千万别问就业升学前景好不好武汉理工大学长期的育人实践，形成了特色鲜明的办学思想体系：确立了“建设让人民满意、让世人仰慕的优秀大学”的大学理想，“厚德博学、追求卓越”的大学精神，“育人为本、学术至上”的办学理念，“实施卓越教育、培养卓越人才、创造卓越人生”的卓越教育理念。学校致力于为社会培养一代又一代以智慧引领人生、具有卓越追求和卓越能力的卓越人才。根据《武汉理工大学2019届毕业生就业质量报告》显示，截至 2019 年 8 月 31 日，学校 2019 届毕业生初次就业率为 96.03%。其中，本科毕业生以“协议就业”和“国内升学”为主，分别占比 46.17%、37.05%。作为教育部直属高校中为建材建工、交通、汽车三大行业培养人才规模最大的学校，武理已成为我国“三大行业”高层次人才培养和科技创新的重要基地。在就业方面，毕业生面向“建材建工、交通、汽车”三大行业就业的比例为38.55%。面向世界 500 强和战略性新兴产业就业的比例为 52.61%。在升学深造方面，学校2019届毕业生升学与出国（境）共计 3857 人，本科毕业生升学与出国（境）共计3676 人。其中国内升学毕业生3162 人，出国（境）毕业生514 人，分别占本科毕业生总人数的37.05%和6.02%，进入“双一流计划”建设高校深造的共计2972 人，占本科生升学总人数的93.99%。千万别问武理有多大多好看武汉理工大学现有马房山校区、余家头校区和南湖校区，占地近4000亩，校舍总建筑面积178.28万平方米。学校的各个校区都形成了独特的风景——马房山校区的创业大楼巍峨耸立，四教庄严雄伟，桂竹园四季常青，樱花雨浪漫唯美……南湖校区图书馆藏书丰富，装修现代，白色为主的装修为学子构筑起“洁白无瑕”的精神世界；物理楼沉默不言，却陪伴了无数学子度过“实验夜晚”；鉴湖水光荡漾，你是否寻找到了同样的宁静？余家头校区春意盎然，夏花争放，秋叶静美，冬雪纯洁。金光染铜尊，细雨斜湖面，在希望之帆面前，扬起武理人的未来。千万别问一日三餐吃什么在武理，没有一个选择困难症能活着回答这个问题！武汉有着“过早”的传统，对待“过早”绝不马虎。武汉过早种类丰富，热干面、面窝、鸡冠饺、糯米鸡、腰花粉、欢喜坨.....一个月不重样都是谦虚的说法。在武理，从过早到夜宵，千百种花样，总能满足你的味蕾。北一食堂的酸菜鱼，东一食堂的家常红烧肉，西一食堂的糍粑鱼、龙眼蛋，西四食堂的粉蒸排骨……玲珑剔透的小炒，香脆流油的烤鸭，种类丰富的自助……你会选择哪一个？不用纠结了，在武理食堂，全都Pick起来吧！晚上，学习学累了吧？一众小食在等着你“大驾光临”！超有“内涵”的夹馍，酸甜可口的冰粉，包容万物的包饭团，滋滋作响的煎饺……不用担心热量，健康成长才是王道。千万别问怎样才能留在武汉武汉地处汉江平原，是长江中游特大城市、湖北省的省会、中国重要的工业科教基地和综合交通枢纽。九省通衢，三江交汇，形成了武汉、汉口、汉阳三镇鼎立的壮美景观。2020年，因为一场新冠肺炎疫情，武汉成为全国人民最牵挂的地方。如今，武汉人以其坚韧坚强的品性，取得了这场疫情防控阻击战的阶段性胜利——2020年4月10日，钟南山院士表示，武汉解封是非常大的成功，说不定武汉现在是最安全的。4月26日，武汉在院新冠肺炎患者清零！6月15日，武汉市无新增无症状感染者，无尚在医学观察的密切接触者。现有最后3例无症状感染者连续两次核酸检测阴性，经专家组认定，正式解除隔离医学观察。至此，武汉市无症状感染者及其密切接触者全部清零！如今，恢复了往日繁华的武汉，更愿意以包容的胸怀欢迎广大学子驻汉就业创业。具有博士研究生、硕士研究生（含教育部认证的留学回国人员）学历或学位的人员（不限年龄）、普通高校本科学历毕业生年龄40周岁以下的人员，均可落户武汉，在这座城市实现你的人生理想！……看了这么多，你一定克制不住想要动身来到武理的心情。如今高考在即，正处于最后冲刺期的高三学子绷紧了神经，为了梦想而拼尽全力。而武汉理工大学，也在翘首以盼，期待与你共同书写青春华章！获取更多新鲜招生资讯，欢迎关注“武汉理工大学招生办”头条号部分素材来源：武汉理工大学官网、官微、青塔、软科、人民日报、经济日报

近日，南方科技大学物理系讲席教授何佳清团队在热电材料能量转换研究中取得重要进展，相关成果以《在n型Bi2Te3基热电材料中实现创纪录的高性能》为题在能源和环境领域顶级期刊Energy & Environmental Science在线发表。这是何佳清团队继今年1月发表“基于低成本PbS基热电材料实现高效废热发电”的研究工作后，再次在该期刊上发表最新成果。目前，能源利用体系中超过60%的能量以废热的形式排放到环境中，其中50%以上的废热属于难以回收利用的低温(<600k)、低品质废热。热电材料由于其可将热能和电能直接转换的特性，能有效回收和利用体系中的低品质废热，从而受到人们广泛关注。在实际应用中，需要p型和n型两种热电半导体材料来组成热电器件，这两种热电半导体的匹配度越好，理论上由其制成的热电器件的热电转换效率越高。<>作为目前唯一在室温附近被广泛商业应用为制冷的热电材料，Bi2Te3基热电材料是一种非常有潜力的可用于低品质废热回收且对环境友好的材料。p型Bi2Te3基热电材料性能极高，但缺乏相对应的高性能n型材料，一定程度上限制了其热电器件在商业上的应用。何佳清团队在n型Bi2Te3材料中复合过量的Te单质，通过烧结使Te单质熔化流出，在基体中引入位错阵列。该位错阵列一方面增强了材料的择优取向，优化了迁移率；另一方面结构的变化导致材料形变激活能波动，从而在导带中形成能量势阱，局域化低能电子，有效提高Seebeck系数，进而大幅提升功率因子。在此基础上，通过Sb的复合掺杂，进一步优化载流子浓度，同时构建多尺度的纳米散射机制，使材料中同时存在位错阵列、晶格扭曲、刃型位错以及点缺陷，显著降低晶格热导率。此外，课题组制备了由Bi1.8Sb0.2Te2.7Se0.3 +15 wt% Te的n型热电腿和Bi0.5Sb1.5Te3的p型热电腿组成的热电发电元器件，可实现6.6%的能量转换效率，突破了目前Bi2Te3基热电器件转换效率的记录。据悉，该研究得到了国家自然科学基金重点项目、教育部重点实验室、广东省领军人才计划和深圳市科技创新委员会基金等项目的资助。（文章来源：深圳新闻网）

近日，南京理工大学材料学院唐国栋教授课题组与中科院固体物理研究所合作提出利用能带集聚和内生纳米结构协同优化材料电声输运，成功获得了高性能、低成本、环境友好型SnTe热电材料。相关研究成果以“turing:FigureofMeritinEco-friendlySnTe”为题在线发表于《NanoEnergy》(NanoEnergy2019,104261；IF=15.6)。唐国栋教授为论文通讯作者，硕士生李小桐和刘吉梓副教授为共同第一作者。该研究率先利用低含量无毒元素掺杂在SnTe材料中获得了高热电性能，有利于环保和降低热电器件应用成本，这一研究对推动SnTe热电材料广泛应用具有重要意义。来源: 工信部

博科园-科学科普：科学技术类利用理论计算来预测新材料性质的进展，发现了一类新的半赫斯勒热电化合物，其中一种化合物的值达到了历史最高水平。休斯顿大学德克萨斯超导中心(TcSUH)主任、物理学家任志峰(音译)说：它在任何温度下都保持着很高的优点，因此它在未来的应用中可能会很重要，任志峰是该研究的通讯作者，其研究论文发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。热电材料作为一种潜在的“清洁”能源吸引了越来越多研究团体的兴趣。这种能源是将发电厂或其他工业过程产生的余热转化为电能而产生。虽然大多数材料无法满足广泛商业应用的所有要求，但已经发现了一些有希望的材料。博科园-科学科普：研究人员表示发现了由钽、铁和锑组成的半赫斯勒化合物，其结果“对热电发电很有希望”。测量了一种化合物的转换效率为11.4%，这意味着这种材料每吸收100瓦的热量，就会产生11.4瓦的电能。理论计算表明效率可以达到14%。他指出，许多热电设备将有实际应用的转换效率为10%。总的来说，研究人员预测了六种以前没有报道过的化合物，并成功合成了一种，这种化合物在不使用昂贵元素的情况下具有高性能。6种未被证实的化合物，其中5种具有半赫斯勒晶体结构，在这项研究中发现的化合物之一，p型tafesb基半赫斯勒，表现出非常有前途的热电性能。热力学稳定性计算：V1- v2族(V1 = V, Nb, Ta;VIII = Fe, Ru, Os;和V2 = As, Sb, Bi)的半赫斯勒化合物。a v1 - ii - as, b v1 - ii - sb, c v1 - ii - bi。图片：Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-018-08223-5这项工作还涉及到休斯敦大学的其他研究人员，密苏里大学，麻省理工学院，中国科学院北京凝聚态物理国家实验室，中国重庆西南大学，德国德累斯顿金属材料研究所，中国电子科技大学和上海大学。依靠理论计算来预测有望具有高热电性能的化合物，使研究人员得以对最有前途的化合物进行研究。由钽、铁和锑组成的材料的创造，被证明是复杂的，部分原因是这些成分具有如此不同物理性质。例如钽的熔点在3000摄氏度以上，而锑的熔点是630摄氏度。钽是硬的，锑是相对软，这使得电弧熔融（一种常见的材料结合方法）更加困难。他们能够通过球磨和热压的结合来制造这种化合物。研究人员表示，一旦这种化合物形成，它既能提供所需的物理性能，也能提供确保结构完整性的力学性能。所使用的元素都相对容易获得，而且价格便宜，这使得这种化合物具有成本效益。除了化合物本身的性质，研究结果为进一步依赖计算方法指导实验工作提供了强有力的支持。需要注意的是，对一种化合物进行仔细的实验合成和评估是昂贵的，而大多数理论计算，尤其是在高通量模式下应用时，相对来说是便宜的。因此，在进行细致的实验研究之前，用更复杂的理论研究来预测化合物可能是有益的。博科园-科学科普｜研究/来自: 休斯顿大学参考期刊文献:《Nature Communications》DOI: 10.1038/s41467-018-08223-5博科园-传递宇宙科学之美

10月12日，第十二次中国热电材料及应用学术大会在溧阳拉开帷幕，众多国内外从事热电学理论、材料与应用研究的专家学者以及相关产业界人士相聚在天目湖畔，分享和交流最新科研成果，讨论本领域前沿与热点，展望我国热电事业未来发展的机遇与挑战。中国热电材料及应用学术大会是我国热电材料及应用领域最重要的全国性年度会议。自2009年创办以来已作为中国材料大会的分会场连续成功举办了11次，为促进我国热电材料的发展及应用发挥了重要作用。据了解，本次大会由中国材料研究学会热电材料及应用分会主办，中国科学院物理研究所长三角物理中心承办。会议参会人员近600人，报告340多篇，5位国内外的著名学者作大会报告。会议主题包括热电输运理论与新物理机制；高性能热电材料及其制备与表征；宏观热电器件及系统的设计、开发与应用等等六个方面，是涵盖范围最广的一次热电学术会议。★ 记者：曾伟 谢树仁★ 编辑：汤学平★ 统筹：陈蕊★ 值班编委：杜颖梅★ 制版：赵文婷●【来源：江苏经济报】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

【背景介绍】如今，利用热电技术可以实现热能和电能之间的可逆转换，为通过收集废热发电或固态冷却进行制冷提供了一条环境友好的途径。其中，热电技术的转换效率主要由热电材料的性质所决定。然而，目前许多高性能的热电材料是由昂贵或有毒的材料制成的。对于给定的热电材料，热电技术的转换效率主要由品质因数（ZT）所决定。虽然利用频带收敛、频带平坦化或状态密度（DOS）失真来可以优化功率因数，通过引入纳米结构或全尺度分层体系结构可以降低热导率，上述两者都可以改善ZT，但是这些方法都存在成本高或者未解决本质问题。因此，开发出高性能且低成本的热电材料将非常有助于推广热电技术的应用领域。【成果简介】今日，北京航空航天大学的赵立东教授（通讯作者）团队报道了一种低成本、高性能的三组分热电材料—SnS0.91Se0.09。通过研究空穴掺杂的硫化锡（SnS）晶体中三个独立能带在不同温度下的相互作用，得出了三个能带对温度的依赖性规律。并且利用该规律，作者同时实现了有效质量（m*）和载流子迁移率（μ）之间的协同优化，并且通过掺杂硒（Se）使热电性能进一步增强。研究发现，该热电材料在300 K时功率因子由30 mW cm-1 K-2（SnS）提高到53 mW cm-1 K-2（SnS0.91Se0.09），同时向SnS中掺杂Se导致材料的热导率下降。在SnS0.91Se0.09晶体中，在873 K时获得最高的品质因数（ZTmax）为1.6，在300-873 K时获得平均ZT（ZTave）为1.25。该工作不仅为优化热电性能提供了新途径，而且使以高性能SnS晶体为代表的热电材料向低成本且含量丰富的环保热电迈出重要一步。研究成果以题目为“High thermoelectric performance in low-cost SnS0.91Se0.09 crystals”发表在国际顶级期刊Science上。【图文速递】图一、SnS1-xSex晶体的电传输性质与温度的关系图二、理论模拟与温度相关的电子能带结构与电传输性质图三、ARPES观察到的布里渊带和能带结构图四、热导率随温度和声子能带结构的变化图五、高性能SnS0.91Se0.09晶体的原子尺度结构图六、不同材料的ZT值、地球丰度和预计的发电效率【研究小结】总之，热电材料将热量转换为电能对于热量收集或冷却应用极具吸引力。作者通过研究发现主要由Sn和S组成的材料可以进行优化以具有相对良好的热电性能。将约10％的Se掺杂到SnS中，接着通过调控电子能带来调节这些性能。对比目前使用的碲化物材料，该材料向含量更丰富、毒性更低和成本更低的热电技术领域迈进了一步。文献链接：High thermoelectric performance in low-cost SnS0.91Se0.09 crystals (Science, 2019, DOI:10.1126/science.aax5123)

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员张永胜课题组在理论计算和解释新型热电材料（Pyrite型ZnSe2）的物理机制研究中取得新进展。该研究通过求解声子和电子玻尔兹曼输运方程，理论计算发现Pyrite型ZnSe2具有良好的热电性质；基于对材料中原子成键情况和声子振动性质的分析，解释其具有低晶格热导率的物理机制。相关研究结果以Localized dimers drive strong anharmonicity and low lattice thermal conctivity in ZnSe2为题，发表在Physical Review B上。理解高性能热电材料中的物理机制是寻找、设计和优化材料热电性质的基础。张永胜课题组已通过高通量方法发现Pyrite型ZnSe2是潜在高性能热电材料，并发现其是由广泛存在的廉价元素组成的立方晶体。然而，其中的物理机理并未得到详细的分析研究。利用更精确的理论计算方法验证该材料的良好热电性能并解释其中的物理机制，可以帮助拓展热电材料的种类并丰富现有的热电理论。研究中，张永胜研究员课题组通过求解声子和电子玻尔兹曼输运方程的方法详细计算Pyrite型ZnSe2的热学和电学输运性质，并得到其在不同温度和载流子浓度下的热电性能。研究分析了Pyrite型ZnSe2中的原子成键情况和声子振动性质，发现材料中存在着强共价键结合的局域Se-Se二聚体，且该二聚体的存在可以使得ZnSe2中Zn原子具有类rattling原子的性质，从而导致由Zn原子绕Se-Se二聚体旋转所形成的低频光学声子具有非常强的非简谐效应，这种强的非简谐效应使该材料具有极低的晶格热导率。在电子结构方面，研究发现ZnSe2的价带顶和导带底都具有复杂的费米面，这使其具有良好的电学性能。ZnSe2具有的极低晶格热导率和良好电学输运性质，使其在p型和n型掺杂下，使决定热电材料性能的重要参数——热电优值最大可以分别达到2.21和1.87。该研究表明可以通过寻找含有类似二聚体或三聚体局域结构的材料作为潜在的新型高性能热电材料，为未来的实验和理论研究提供指导和参考。研究工作得到国家自然科学基金的资助。论文链接图1.Pyrite型ZnSe2的晶体结构和Se-Se二聚体上的局域电荷分布情况图2.ZnSe2在不同温度和载流子浓度下ZT值图3.Zn原子绕Se-Se二聚体的旋转对低频光学声子的贡献情况【来源：中国科学院科技产业网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

美国宇航局在火星上的最新探测器取决于可以将热量转化为电能的半导体材料三明治。在好奇号的情况下，钚238的稳定放射性衰变使这种热电材料变暖，并将大约4％的热量转化为稳定的电子流。月球上的宁静海上的类似放射性同位素热电发电机（RTG）在数十年后仍在运行，两艘旅行者航天器中的RTG也是如此35年前推出; 这种持久的可靠性是NASA采用低效技术的主要原因。现在，研究人员已经发现了一种方法，可以使这种发电机的效率至少翻一番 - 这表明热电材料可能会在航空航天以外的应用中找到回家的地方。新旧热电材料最常见的核心是一种叫做碲化铅的化合物。当仅在一侧暴露于热 - 无论是来自放射性同位素还是来自另一个来源 - 只要保持温差，它就会产生电流。改善热电材料的挑战是防止热量在材料上传递，而不会干扰其导电能力。西北大学的化学家Mercouri Kanatzidis及其同事在9月20日的“ 自然”杂志上报道 ，通过精确设计从原子到单个粒度的材料，可以阻止碲化铅的导热性而不影响其导电性。结果是一种材料可以将至少8％的热量转化为电能 - 理论上可以转换多达20％。（Scientific American是Nature Publishing Group的一部分。）研究人员首先熔化碲化铅，然后将其冻结，从原子中产生纳米级晶体结构。这些精确定向的纳米结构散射中等波长的振动或声子，其携带热量同时允许电子无阻碍地通过。但是较长波长的声子也会继续通过，因为它们的波长比纳米结构的大小长。所以Kanatzidis和他的同事们走得更远，将纳米结构材料研磨成粉末。然后将粉末进行放电等离子体烧结 -挤压粉末，同时还通过“非常大量的[电流]”，用Kanatzidis的话说，通过它短暂地将颗粒固结成更大的块。因为烧结发生得如此之快，所以材料不会熔化但是会紧凑，使其难以切割并制造成热电装置的芯部。然后这些颗粒有效地阻挡了更长波长的热量，同时仍然允许电流流动。Kanatzidis称之为“全面”过程的这种组合导致碲化铅材料在高温下将热量转换成电能的效率是两倍多。“这非常重要，它使整个事情变得更小，”Kanatzidis指出。或者，正如慕尼黑工业大学的化学家Tom Nilges在同一期“ 自然”杂志上所写的那样，他将新制造工艺比作一个俄罗斯套娃，由越来越小的材料单元组成，“这种组合方法改善了碲化铅的热电性能达到以前无法达到的水平。“在这些水平上，这种热电装置可能变得实用，从车辆（例如海上油轮或卡车）收集一些废热并将其转化为电能。宝马和福特已经在测试汽车中的类似热电材料。或者该装置可用于高热冶金或玻璃制造工业。麻省理工学院的科学家甚至使用这种热电材料来制造一种装置，将太阳的热量更直接地转化为电能，而不是采用传统太阳能热电厂的大量镜子。当然，铅和碲都是有毒的，但无毒的替代品，如氧化锌，可能在将来证明是可行的。至少，下一个降落在外国世界的机器人漫游车可能会有更多的果汁。