導讀：當今，化石能源短缺和環(huán)境污染問題凸顯，能源多元化和高效多級利用成為解決能源與環(huán)境問題的一個重要途徑。作為一種綠色能源技術和環(huán)保型制冷技術熱電轉換技術受到學術界和工業(yè)界的廣泛關注。熱電轉換技術是利用材料的塞貝克效應與帕爾貼效應將熱能和電能進行直接轉換的技術，包括熱電發(fā)電和熱電制冷。這種技術具有系統(tǒng)體積小、可靠性高、不排放污染物、適用溫度范圍廣等優(yōu)點。
柔性熱電能量轉換技術可將環(huán)境或人體溫差轉化成電能并實現電子設備的自供電，在可穿戴等領域具有廣闊的應用前景。傳統(tǒng)無機熱電材料具有優(yōu)異的熱電性能，但不具備柔性功能；而有機熱電材料雖具有良好的柔性和彎曲性能，但熱電性能極低。有機/無機復合熱電材料可綜合無機材料的熱電高性能和有機材料的良好彎曲性能，成為近年來的研究熱點。在有機/無機復合熱電材料的研究中，研究者經常使用碳納米管等一維材料，但其塞貝克系數較低，使得復合材料的塞貝克系數難以提高。因此，如何選擇合適的無機/有機材料進行搭配從而獲得性能較好的復合材料成為關鍵的問題。
近期*上海硅酸鹽研究所研究員史迅、陳立東等提出了一種維度匹配的復合熱電材料設計新思路，即使用具有一維結構的聚偏氟乙烯（pvdf）和ta4site4無機材料進行復合制備有機/無機柔性復合薄膜。其原型器件在35.5k溫差下歸一化大功率密度為目前已報道的柔性熱電器件中的高值。相關研究成果以conformal organic–inorganic semiconductor composites for flexible thermoelectrics 為題 ，發(fā)表于energy & environmental science上[1]。
近年來，能源危機、環(huán)境污染及空間活動的擴大，促使研究人員致力于開發(fā)高效、無污染的能源轉化利用方式，以滿足經濟和社會發(fā)展的需求?；跓犭姴牧系娜惪?seebeck) 效應和帕爾帖(peltier) 效應，熱電轉化器件可將熱能與電能相互轉換，具有無污染、壽命長、易維護、體積小、質量輕、工作中無噪聲等優(yōu)點，多用于空間、核電、廢熱利用、制冷等領域。
碲化鉍（bi2te3）是一種廣泛應用于空間發(fā)電、廢熱利用、制冷等領域將熱能與電能直接轉換的熱電功能材料。增強bi2te3的熱電性能是擴大其應用的重要途徑。研究發(fā)現，在熱電材料中摻雜適當元素可以有效的提高材料的熱電性能。例如，陳立東等人[2]采用區(qū)熔法制備了額外te 摻雜的bi2te3基熱電材料（bi0.15sb0.85）te3+x%（x=0～6），并研究了額外摻雜te 元素對（bi0.15sb0.85）te3性能的影響。段興凱等人研究了ga、na 雙元素共摻雜對bi2te3熱電性能的影響[3]。近期，南方科技大學物理系講席教授何佳清團隊也在n型bi2te3材料中復合過量的te單質，通過燒結使te單質熔化流出，在基體中引入位錯。此外，還復合摻雜了sb元素，使材料中同時存在多種缺陷，從而達到了降低熱導率的目的，顯著提高zt優(yōu)值。使用此材料制備的熱電轉換器件，實現了3.7w的大輸出功率及6.6%的轉換效率，相關成果以“realizing record high performance in n-type bi2te3-based thermoelectric materials”為題在energy & environmental science在線發(fā)表[4]。
值得一提的是，以上兩篇文章的研究工作中，分別使用了日本advance riko公司生產的塞貝克系數電阻測量系統(tǒng)（zem-3/zem-5）以及熱電轉換效率測量系統(tǒng)（pem-2）對材料以及器件的性能進行了表征。
*2014年12月，ulvac-riko, inc.正式更名為advance riko, inc.
2018年7月，quantum design 中國子公司與日本advance riko達成協(xié)議，作為其熱電材料測試設備在中國的代理商，攜手將日本advance riko*的熱電相關設備介紹到中國，助力我國熱電材料領域不斷取得新的突破。
參考文獻：
[1]. q. xu, s.y. qu, c. ming, et al.,conformal organic–inorganic semiconductor composites for flexible thermoelectrics, energy & environmental science, doi: 10.1039/c9ee03776d.
[2]. 蔣俊, 李亞麗, 許高杰, 等. 額外摻雜量對p 型碲化鉍基合金熱電性能的影響[j]. 稀有金屬材料與工程,2007，36( 增刊2）：404-407.
[3]. 段興凱, 胡孔剛, 丁時鋒, 等. 溫差電材料 bi0.5sb1.5te3雙摻雜調控及熱電性能研究[j]. 電源技術,2015,9(39) ：1926-1928.
[4]. b. zhu, x.x. liu, q, wang, realizing record high performance in n-type bi2te3-based thermoelectric materials, doi: 10.1039/d0ee01349h.