中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門(mén)戶網(wǎng)訊 近期，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所邰凱平研究員課題組、劉暢研究員課題組與合作者研制出一種高性能碲化鉍/單壁碳納米管（Bi₂Te₃/SWCNT）柔性熱電材料。相關(guān)研究成果于11月19日在《Nature Materials》在線發(fā)表。

熱電材料是一種不需任何外力即可將熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的綠色能源材料，可利用生活、生產(chǎn)中的廢熱發(fā)電，被廣泛應(yīng)用于溫差電池供電、微系統(tǒng)芯片控溫制冷等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的熱電材料如碲化鉍（Bi₂Te₃）由于在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法緊密貼合具有復(fù)雜曲率變化的熱源表面（如熱源管道、人體體表等），導(dǎo)致熱量散失和較低的熱電轉(zhuǎn)化效率；同時(shí)也難以適應(yīng)熱電器件日趨微型化和高度集成化發(fā)展的需要。因此，高性能柔性熱電材料的研發(fā)已成為本領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

據(jù)介紹，此次研制出的復(fù)合材料具有良好的彎曲柔性與自支撐結(jié)構(gòu)，可使用離子束、飛秒激光等微納加工方法將其裁剪成任意幾何形狀和轉(zhuǎn)移至各種類(lèi)型的基底上，有利于靈活方便地制備各種結(jié)構(gòu)的熱電器件，甚至可以通過(guò)靜電力等非接觸式方法操控該復(fù)合熱電材料。其熱電轉(zhuǎn)化效率與商用塊體脆性熱電材料性能相當(dāng)，同時(shí)具有非常優(yōu)異的彎曲柔性力學(xué)性能，能滿足貼合任意曲率熱源的需求。同時(shí)，研究表明該復(fù)合材料的制備原理和技術(shù)在柔性半導(dǎo)體材料和器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

 Bi₂Te₃-SWCNT復(fù)合自支撐熱電薄膜材料生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)示意圖 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所供圖

Bi₂Te₃-SWCNT復(fù)合材料經(jīng)飛秒激光裁剪后呈現(xiàn)良好彎曲柔性和伸展性，表現(xiàn)出便捷的熱電器件制備和集成性能 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所供圖