热电材料利用汽车的废热发电

          近日，我校物理系何佳清教授以通讯作者相继在Materials today（影响因子：14.107）、Energy & Environmental Science（影响因子：20.523）和Advanced Energy Materials（影响因子：16.146）上分别发表该课题组在热电材料领域的最新研究进展。
          热电材料是能够实现热能与电能直接相互转换的新能源材料，在热电制冷和废热发电等方面有着广泛的应用前景，对于提高现有能源利用率和缓解能源危机有重要作用。然而热电材料大规模商业应用面对着成本高效率低的瓶颈，因此，开发利用原料丰富、廉价、低毒的热电材料越来越受到研究者的广泛关注。
          何教授课题组发表在Materials Today上的是题为《Low-cost, abundant binary sulfides as promising thermoelectric materials》的总结二元硫化物作为热电材料的一篇综述性文章。该文章首先总结了硫化物热电材料的研究状态： 从元素在地壳中的丰度，毒性和价格方面介绍硫化物作为热电材料的天然优势；从热电性能上分析了硫化物在热稳定性，载流子浓度的可调控性等方面的劣势；也总结了包括元素掺杂、微观结构调控等优化硫化物热电材料的方法；最后提出了硫化物潜在的研究方向和可能的优化硫化物热电材料性能的新方法。
发表在Energy & Environmental Science上题为《Synergistically optimized electrical and thermal transport properties of SnTe via alloying high-solubility MnTe》讲述了何教授课题组在无铅热电材料SnTe体系上的新进展。在结合相关理论计算和透射电镜微结构表征的基础上，该文章揭示了MnTe掺杂对SnTe母相能带结构（band Structure）和微观结构(microstructure)的调节作用，最终实现了对功率因子（power factor）和晶格热导系数（lattice thermal conductivity）的同步优化，从而大幅提升了材料的热电优值和电热转换效率。
在Advanced Energy Materials上发表文章是《Tuning Multiscale Microstructures to Enhance Thermoelectric Performance of n-Type Bismuth-Telluride-Based Solid Solutions》。该文章利用各种电子显微技术为存在于Bi2Te3材料中的原子尺度的点缺陷、纳米尺度的相界面以及介观的晶/相界面等的全尺度分层结构提供了确凿的证据，并结合理论模型探讨了这种全尺度结构对全波谱声子的有效散射作用，从而为实验测量的超低的晶格热导率提供了合理的解释。
          何佳清教授自2013年加入南科大以来在热电材料研究领域取得的一系列卓有成效的进展，其特色在于通过透射电子显微镜研究热电材料的结构和性能的关联性。课题组的研究成果受到国内外极大的关注，最近Nature Materials主编John Plummer博士也对其工作给予充分的肯定。

          文章链接： http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702115003132

                     http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/ee/c5ee02423d

                     http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201500411/abstract