熱電技術(shù)作為解決能源問(wèn)題的有效途徑，近年來(lái)引起廣泛關(guān)注。熱電技術(shù)可實(shí)現熱能與電能的直接相互轉換，具有純固態(tài)、無(wú)噪音、無(wú)運動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)，在深空探測、廢熱發(fā)電利用(能量回收)，如汽車(chē)尾氣熱量回收發(fā)電以提升燃油效率等領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現了重要應用。但是，當前N型碲化鉍的熱電優(yōu)值ZT和能量轉換效率較低，這限制了其商業(yè)應用。 

　　針對當前唯一實(shí)現商用化的Bi₂Te₃熱電材料，固體所研究人員通過(guò)向Bi₂Te_2.7Se_0.3 (BTS)基體中復合無(wú)機MnSb₂Se₄ (MSS) 納米顆粒，實(shí)現材料功率因子(PF)的提高和熱導率的顯著(zhù)下降。研究結果表明，功率因子的增加是由于能量過(guò)濾效應引起的塞貝克系數的增強；而降低的熱導率主要來(lái)源于MSS納米粒子和位錯對聲子散射的增強。BTS/0.50wt%MSS復合樣品的最大熱電優(yōu)值ZT高達1.23 ( 345K)，在300-473K溫區內的平均ZT達到了1.15，分別比基體BTS提高48%和42%。同時(shí)，復合樣品的維氏硬度提高了17%，力學(xué)性能較好。該研究表明，加入過(guò)渡金屬硒化物(如MSS)為改善BTS熱電性能和力學(xué)性能提供了新思路(Chem . Eng. J, 467, 143397(2023))。

　　此外，研究人員通過(guò)復合體系設計與性能調控，向BTS基體復合介觀(guān)尺度導電聚合物聚苯胺(PANI)納米粒子，構建介觀(guān)尺度的載流子輸運調控和聲子散射(阻隔)基元，研究和探討超低熱導率導電聚合物基元對BTS基復合體系晶格熱導率、熱電勢及PF等的影響。研究發(fā)現，復合體系的晶格熱導率在300 K時(shí)降低了49%，這主要是由于聚合物包裹體增強了聲子散射。此外，無(wú)機/有機邊界處形成的界面勢產(chǎn)生了能量過(guò)濾效應，導致復合體系的熱功率提高8%。1.5wt%BTS基復合樣品的最大ZT_max 達到1.22 (345 K) (Chem . Eng. J, 455, 140923(2023))。

　　以上研究工作通過(guò)研究第二相基元種類(lèi)、尺度、濃度和不同組合等對熱電性質(zhì)的影響，揭示其影響規律和內在機理，為設計和制備高性能n型BTS熱電材料提供科學(xué)依據，同時(shí)也為其他體系熱電材料的性能提升提供借鑒和參考。 

　　上述工作得到國家自然科學(xué)基金和安徽省自然科學(xué)基金以及合肥物質(zhì)院院長(cháng)基金的支持。