最近，中國科學院上海矽酸鹽研究所副研究員仇鵬飛、研究員史迅、陳立東與美國西北大學教授G. Jeffrey Snyder、德國吉森大學教授Jürgen Janek等合作，深入解析了類液态熱電材料中可移動離子在外場作用下的遷移和析出機理，結合理論和實驗提出“類液态”離子能否從材料中析出的熱力學穩定極限判據，并給出了相應的實驗表征方法和技術。在此基礎上提出，引入“離子阻擋-電子導通”的界面可以顯著提高類液态熱電材料在強電場或者大溫差下的服役穩定性。這一研究對于類液态熱電材料的實際應用具有重要意義。相關研究成果發表于《自然-通訊》雜志（Nature Communications，DOI:10.1038/s41467-018-05248-8)，研究團隊自主搭建的設備及部分測量結果發表于《無機材料學報》雜志(Vol.32, 2017, 1337-1344)，并申請中國發明專利。

熱電能量轉換技術利用半導體材料的塞貝克（Seebeck）和帕爾貼（Peltier）效應實現熱能與電能直接相互轉化，在工業餘熱和汽車尾氣廢熱發電等領域具有重要而廣泛的應用前景。然而，受制于結構的長程有序性，傳統的晶态化合物熱電材料的晶格熱導率存在一個最低極限(最小晶格熱導率)，限制了熱電性能持續優化的空間。針對這一瓶頸問題，自2012年開始，陳立東和史迅帶領的熱電團隊提出在固态材料中引入具有“類液态”特征的離子來降低熱導率和優化熱電性能，成功突破了晶格熱導率在固态玻璃或晶态材料上的限制，進而發現了一大類具有“聲子液體－電子晶體”特征的新型高性能(ZT~2.0@1000 K)類液态熱電材料體系(Nat. Mater. 2012, Adv. Mater. 2013&2014& 2015&2017、Energ. Environ. Sci. 2014&2017、npj Asia Mater. 2015等)，成為近年來熱電材料領域的一個熱點方向。但是，這些類液态熱電材料(如 Cu2-δSe, Ag9GaSe6, Zn4Sb3等)中具有“類液态”特征的金屬陽離子易在電場或溫度場作用下長程遷移進而析出，導緻較差的服役穩定性，限制了其實際應用。因此，通過研究類液态熱電材料中離子的遷移過程和物理機制，進而提高其服役穩定性，是新型高性能類液态熱電材料走向應用的關鍵。

(a) 類液态熱電材料的工作環境；大電流作用下(b)普通類液态熱電材料和(c)具有“離子阻擋-電子導通”界面的類液态熱電材料端面金屬Cu析出情況

類液态熱電材料中離子遷移和析出的物理和化學過程

(a) 不同長度Cu1.97S樣品的臨界電流與臨界電壓；(b) 具有不同化學計量比的Cu2-dS樣品的臨界電壓；(c) 給定溫差環境下Cu1.97S樣品的臨界電流；(d) Cu1.97S在不同溫差和熱流方向下的臨界電壓

利用“離子阻擋-電子導通”界面提高服役穩定性的原理(a,b)；(c) 恒溫環境和(d) 給定溫差環境下的實驗結果

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