浙江大学材料学院朱铁军教授与中科院上海硅酸盐研究所陈立东研究员合作，在P型半哈斯勒(half-Heusler)高温热电材料方面的研究获重要进展，开发的FeNb1-xHfxSb合金的热电优值在1200K高达1.5，原型器件的功率密度达2.2W/cm2。这一最新成果最近发表于Nature Communications (6, 8144, 2015)。

    固体热电转换技术是一种能够直接进行热能与电能可逆转换的绿色能源技术，在余热废热回收利用等领域具有重要的应用前景。热电器件的转换效率与热电材料综合性能参数zT以及卡诺效率成正比。因此，开发高zT值的高温热电材料是提高热电转换效率的重要途径。作为一种新型的高温热电材料（1000K以上），半哈斯勒化合物具有组成元素价格适中、热稳定性和机械性能优良等优点。目前， N型ZrNiSn基半哈斯勒合金热电优值zT在1000K时可达1.0以上，但组成热电器件所需的与之相匹配的高效P型材料仍然是一个巨大的挑战。

    浙江大学材料学院赵新兵教授、朱铁军教授及相关科研人员发现，高掺杂量的P型FeNbSb化合物是典型的高性能重带热电材料：大的态密度有效质量和高的优化载流子浓度。他们通过高含量的重元素Hf掺杂，实现了FeNbSb电学性能和热导率的解耦及热电性能的协同优化，使其热电优值在1200K时达到记录高的1.5，显著优于目前已知的其他典型高温热电材料。相比于已应用于航空航天飞行器温差发电的传统硅锗热电合金，无论在成本和综合性能方面都具有显著的优势。

    该课题组基于自己开发的高性能P型FeNb1-xHfxSb以及N型ZrNiSn基化合物，他们与中科院上海硅酸盐研究所陈立东研究员课题组合作设计组装了8×8原型高温热电模块。实验测试表明，该模块的转换效率在655K温差下约为6.2%，功率密度高达2.2W/cm2。进一步提高温差以及降低界面热阻，热电转换效率可达12%以上。这一研究成果对于half-Heusler热电材料作为高温功率发电应用有着重要的推动作用。

    该项研究获得了国家科技部973项目和国家自然科学基金委的资助。

    作者简介

    朱铁军，男，现为浙江大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。主要从事高效热电材料的先进制备、微结构表征以及电热输运机制等方面的研究。与课题组长赵新兵教授及其团队成员在Nat. Commun., Adv. Funct. Mater., Adv. Energy Mater., Energy Environ. Sci. 等著名国际刊物上已发表学术论文180余篇。

    个人主页：http://mypage.zju.edu.cn/msezhutj

    延伸介绍

    中国材料研究学会设立的热电材料及应用二级分会是一个专业学术机构，组织和统领热电材料学的学术活动。分会将为热电学术界和工业界提供一个比较完整的学术平台，同时与国际热电学会保持畅通的沟通。

    热电材料及应用分会的理事单位包括：北京科技大学、广东富信电子科技有限公司、江西纳米克热电电子股份有限公司、清华大学、天津大学、同济大学、武汉理工大学、浙江大学、中国电子科技集团公司第十八研究所、中国科学院上海硅酸盐研究所。（按首字母排序）

    官方网站：http://www.cts-cmrs.org/