由于柔性电子产品缺乏持久电源,迫切需要同时具有高性能和室温可塑性的低成本热电材料。然而,传统热电半导体的固有脆性和可塑性有机/无机材料较差的热电性能严重限制了此类应用。
近日,浙江大学Tiejun Zhu,Chenguang Fu报道了一种低成本无机多晶 Mg3Sb0.5Bi1.498Te0.002,其在室温下表现出大应变(~ 43%)和高品质因数 zT(~ 0.72)的显著组合,超过了脆性的 Bi2(Te,Se)3(应变 ≤ 5%)和塑性 Ag2(Te,Se,S) 和有机物(zT ≤ 0.4)。
文章要点
1)通过揭示Mg3Sb2和Mg3Bi2固有的高塑性,能够以多晶形式承受超过30%的压缩应变,以及单晶Mg3Bi2在弯曲,切割和扭曲下的显着变形能力,研究人员优化了Mg3Sb2-xBix(x = 0至1)中的Bi含量,以同时提高其室温热电性能和塑性。
2)Mg3Sb2-xBix 优异的塑性是由密集的位错网络和滑移过程中持续存在的 Mg-Sb/Bi 键带来的。利用其高塑性和强度,多晶 Mg3Sb2-xBix 可以轻松加工成微尺度尺寸。因此,研究人员成功制造了平面内和平面外柔性 Mg3Sb2-xBix 热电模块,并展示了良好的功率密度。
Mg3Sb2-xBix 固有的出色可塑性和高热电性能为柔性电子产品的重大进步提供了潜力,同时也激发了对塑性无机半导体的进一步探索。
参考文献
Li, A., Wang, Y., Li, Y. et al. High performance magnesium-based plastic semiconductors for flexible thermoelectrics. Nat Commun 15, 5108 (2024).
DOI:10.1038/s41467-024-49440-5
https://doi.org/10.1038/s41467-024-49440-5