中科院金属所研制出高性能柔性复合热电材料

中国网/中国发展门户网讯 近期，中国科学院金属研究所邰凯平研究员课题组、刘畅研究员课题组与合作者研制出一种高性能碲化铋/单壁碳纳米管（Bi₂Te₃/SWCNT）柔性热电材料。相关研究成果于11月19日在《Nature Materials》在线发表。

热电材料是一种不需任何外力即可将热能与电能相互转换的绿色能源材料，可利用生活、生产中的废热发电，被广泛应用于温差电池供电、微系统芯片控温制冷等领域。传统的热电材料如碲化铋（Bi₂Te₃）由于在实际应用中无法紧密贴合具有复杂曲率变化的热源表面（如热源管道、人体体表等），导致热量散失和较低的热电转化效率；同时也难以适应热电器件日趋微型化和高度集成化发展的需要。因此，高性能柔性热电材料的研发已成为本领域研究的重点和难点。

据介绍，此次研制出的复合材料具有良好的弯曲柔性与自支撑结构，可使用离子束、飞秒激光等微纳加工方法将其裁剪成任意几何形状和转移至各种类型的基底上，有利于灵活方便地制备各种结构的热电器件，甚至可以通过静电力等非接触式方法操控该复合热电材料。其热电转化效率与商用块体脆性热电材料性能相当，同时具有非常优异的弯曲柔性力学性能，能满足贴合任意曲率热源的需求。同时，研究表明该复合材料的制备原理和技术在柔性半导体材料和器件领域具有广泛的应用前景。

 Bi₂Te₃-SWCNT复合自支撑热电薄膜材料生长结构示意图 中国科学院金属研究所供图

Bi₂Te₃-SWCNT复合材料经飞秒激光裁剪后呈现良好弯曲柔性和伸展性，表现出便捷的热电器件制备和集成性能 中国科学院金属研究所供图