顆粒在線訊：熱電能源轉(zhuǎn)換技術(shù)可實現(xiàn)電能和熱能的直接相互轉(zhuǎn)化，具有安靜、可靠、易維護和體積小等優(yōu)點，在工業(yè)余廢熱的回收應(yīng)用、全固態(tài)制冷等方面具有重要應(yīng)用前景。將熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用于實際的主要障礙是低轉(zhuǎn)換效率，能量轉(zhuǎn)換效率直接取決于材料的無量綱熱電優(yōu)值zT。優(yōu)化熱電性能的一般策略是改善電輸運性能和破壞熱輸運路徑。熵工程是一種有效的方法，可以調(diào)節(jié)電輸運性質(zhì)和晶格熱導(dǎo)率之間的微妙平衡，從而產(chǎn)生諸多不尋常的傳輸現(xiàn)象。當元素種類增加引起的△S大于焓增加量時，減小的吉布斯自由能使晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。能量的變化表現(xiàn)為，合金元素溶解度極限的擴展或熵驅(qū)動的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定效應(yīng)。穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)可以保持原子的長程排列順序，從而保持電輸運框架。由于離子質(zhì)量，尺寸和鍵態(tài)的不匹配使晶格嚴重畸變，材料中存在短程無序的問題。扭曲的晶格強烈散射熱傳導(dǎo)聲子，極大地降低了晶格熱導(dǎo)率，產(chǎn)生低的熱輸運特性。

近日，中國科學院理化技術(shù)研究所研究人員在SnTe熱電材料中，使用Ge，Pb，Sb，Mn多重元素共合金化，在結(jié)構(gòu)有序和無序之間得到平衡。多尺度層次結(jié)構(gòu)使簡單面心立方樣品獲得了低于無序界限的晶格熱導(dǎo)率（0.3 W m-1 K-1）。中熵工程還促使能帶匯聚，增加了能帶有效質(zhì)量，從而提高了功率因子。

該工作展現(xiàn)了中熵工程在SnTe基熱電材料性能調(diào)控方面的應(yīng)用，為后續(xù)優(yōu)化材料熱電性能提供了新思路。相關(guān)成果以Fast Fabrication of SnTe via Non-Equilibrium Method and Enhanced Thermoelectric Propertied by Medium-Entropy Engineering為題發(fā)表在《材料化學雜志C》（Journal of Materials Chemistry C）上。相關(guān)研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院的資助。

熱電性能隨溫度的變化