·先进材料及能源·热电能源材料研究进展赵立东1，张德培2，赵勇2(1．北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191;2．西华大学先进材料及能源研究中心，四川成都610039)摘要:在介绍热电材料的背景、发展历史、主要应用的基础上，概括了目前提高热电材料性能的方法。主要包括:通过态密度共振和能带简并来提高Seebeck系数;通过掺杂点缺陷、纳米结构和多晶晶界等方法对声子进行全方位散射来降低晶格热导率;通过基体和纳米第二相的能带对齐来维持电传输性能;使用本征低热导率材料等。最后对热电材料的研究进行了总结和展望。关键词:热电材料;电导率;Seebeck系数;热导率:TB34文献标志码:A:1673－159X(2015)01－0001－13doi:10.3969/j．issn.1673－159X.2015.01.001ＲecentProgressinThermoelectricMaterialsZHAOLi-dong1，ZHANGDe-pei2，ZHAOYong2(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，BeihangUniversity，Bei激ng100191Abstract:Inthispaper，wesummarythethermoelectrichistory，background，applicationsandtheapproachestoenhancethether-moelectricperformance．Severalapproachestoenhance主题haveemergedinthelastdecade，suchasmodifyingthebandstructureandbandconvergencetoenhanceSeebeckcoefficients，nanostructuringandall－scalehierarchicalarchitecturingtoreducethelatticether-malconductivity，aligningbandenergybetweennano-precipitate/matrixtomaintainholemobility．Alternatively，onecanseekhighperformanceinpristinethermoelectricmaterialswithintrinsicallylowthermalconductivity，whichisapromisingmethodtofindpoten-tialthermoelectricmaterials．Finally，adiscussionoffuturepossiblestrategiesisproposedtoaimatfurtherenhancingthethermoelec-tricfigureofmeritofthermoelectricmaterials．Keywords:thermoelectricmaterials;electricalconductivity;Seebeckcoefficient;thermalconductivity为巨大的挑战［1］。本文介绍通过能带工程来提高Seebeck系数、全方位声子散射来降低热导率、能带对齐来维持电导率，以及一些具有本征低热导率热电材料的研究进展，并综述热电能源材料的主要发展趋势。随着社会的进步，能源和环境问题已成为新世纪人类面临的最严峻挑战。热电材料可在热能与电能之间进行直接转换，具有体积小、可靠性高、不排放污染物、适用温度范围广、环境友好等特点，成为目前的研究热点。热电材料的发电效率主要由热电材料的性能优值主题来决定。主题=(α2σ/к)T，其中к为热导率，σ为电导率，α为Seebeck系数(温差电动势)，T为热力学温度，α2σ定义为功率因子。理想的热电材料需要具有优良的电导率和大的See-1热电材料的应用1821年，德国科学家Seebeck发现在2个导线形成的回路的一端加热，导线旁边的磁针发生转动，即Seebeck效应。导线两端产生的电压差和温收稿日期:2014－11－10基金项目:国家自然科学基金(51372208)。第一作者:赵立东(1979—)，男，副教授，博士，主要研究方向为热电材料、超导材料和具有低热传导的氧化物材料。E-mail:zhaolidong@buaa．edu．cn。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---2西华大学学报(自然科学版)2015年度差的比值被命名为Seebeck系数。由此，温差发电成为人们追求的目标［2］。尽管人们很早就对热电效应有了初步认识，但直到固体物理理论的建立，热电效应才得到科学家的重视。随后，美国和苏联科学家建立了半导体的热电理论，为热电材料的研究和应用打下了坚实基础。尽管图1(a)为一加仑汽油在汽车上的应用分布，可见仅有33%的能量用于汽车的驱动，由摩擦损耗等因素消耗掉5%的能量，24%用于冷却，33%以废热的形式浪费掉［4］。图1(b)中的红色部分即为热电器件，用来回收汽车中产生的废热。通过设计可包围在汽车排气管上的热电器件(图1(c))，可有效地对废热进行回收利用。图1(d)为环绕在排气管上的热电器件的横截面图。假设通过优化设计的热电器件的废热转换效率为20%～30%，那么可以将一加仑汽油中的10%能源进术具有众多优点，但较低热－电转换效...