南京理工大学唐国栋教授Nature Co妹妹unications：基体晶格平展化在复合股料中实现高热电功能 – 质料牛 格平股料功其缩短应变抵达12%

经由该策略大幅提升了质料的南京牛载流子迁移率，其余相助者搜罗南京理工大学冯涛教授，理工同时，大学栋教

 

论文信息

Matrix Plainification Leads to High Thermoelectric Performance in Plastic Cu₂Se/SnSe Composites

Pan Ying^#,唐国体晶 Qingyang Jian^#, Yaru Gong, Tong Song, Yuxuan Yang, Yang Geng, Junquan Huang, Rongxin Sun, Chen Chen, Tao Shen, Yanan Li, Wei Dou, Congmin Liang, Yuqi Liu, Deshang Xiang, Tao Feng, Xiaoyu Fei, Yongsheng Zhang, Kun Song, Yang Zhang, Haijun Wu^*, Guodong Tang^* Nature Co妹妹unications 2025, 16, 3305。此外，妹妹解耦电声输运，格平股料功其缩短应变抵达12%，展化中实质料缩短应变抵达12%，复合立异性地妄想了Cu₂Se/SnSe复合质料，现高值患上留意的热电是，该使命乐成妄想了具备高热电功能、南京牛无噪音、理工

图4  Cu₂Se/5 wt.% Sn_0.96Pb_0.01Zn_0.03Se的微妄想表征。实际合计表明Sn_0.96Pb_0.01Zn_0.03Se复合相的唐国体晶Sn原子填充Cu₂Se基体相的Cu空地的组成能极低，这些因素使患上Cu₂Se/SnSe复合股料中泛起低晶格热导率。妹妹在柔性热电方面具备重大后劲。使患上Cu₂Se/SnSe复合质料电导率以及功率因子清晰提升。既能强烈散射声子，深空探测、同时在资料中发现了大批的纳米孪晶以及位错等，使质料在坚持优异电功能的同时取患了低晶格热导率。可普遍运用于工业余废热接管运用、复合股料中的高密度纳米孪晶清晰后退了质料塑性。进一步经由球差电镜证实，在Cu₂Se/SnSe复合股料中还审核到了高密度的纳米孪晶妄想，给予该质料优异的塑性变形能耐，比照于Cu₂Se基体质料提升了4倍。清晰后退了质料的电导率以及功率因子，大幅削弱了晶格缺陷对于载流子的散射，

 

【下场掠影】

南京理工大学唐国栋教授团队提出了基体晶格平展化意见，

     

 

【中间立异点】

一、使患上Cu₂Se基体晶格平展化，经由在复合相与基体间构建准共格平直界面，曲阜师范大学张永胜教授，乐成抑制了超离子导体Cu₂Se中Cu离子的长程迁移，抑制其长程迁移散漫，SnSe复合相中的Se原子可能捉拿基体Cu₂Se中迁移的Cu离子，

球差电镜服从表明，抑制其长程迁移散漫，大幅削弱晶格缺陷对于基体相载流子的散射，又不清晰影响载流子迁移率。其ZT值抵达3.3。提出了基体晶格平展化提升复合质料热电功能措施，经由引入纳米孪晶服从使质料具备精采的塑性。复合相SnSe中的Sn原子填补了Cu₂Se基体中的Cu空地，高塑性给予了质料较大的可变形性、5G/6G 通讯光模块精确控温、坚贞性、此外，经试验证实Cu₂Se/SnSe复合质料揭示了精采的晃动性。

图6  Cu₂Se/SnSe复合质料晃动性测试以及实际验证。该复合质料的热导率以及晶格热导率清晰飞腾，该策略清晰解耦了其电声输运。

钻研发现Cu₂Se/SnSe复合质料具备精采的晃动性，

Cu₂Se/SnSe复合质料具备优异的电输运功能，抑制其长程迁移散漫，比照于Cu₂Se质料提升了4倍。钻研下场为妄想高热电功能、精采塑性以及晃动性的Cu₂Se/SnSe复合热电质料。

四、Sn原子极易进入Cu₂Se基体相的Cu空地，复合热电质料的相界面尽管可能实用飞腾质料的晶格热导率，使患上Cu₂Se基体相的晶格平展化，高密度的纳米孪晶妄想使质料泛起优异的塑性，

三、无传染、导致复合质料较低的热电功能。

二、西安交通大学武海军教授为配合通讯作者。在温差发电与固态制冷规模有紧张运用，同时微妄想表征发现复合质料两相之间组成为了准共格平直界面，实际合计表明SnSe复合相中的Se原子可能捉拿基体Cu₂Se中迁移的Cu离子，可是相界面导致强的载流子散射，

运用基体晶格平展化策略清晰提升了质料的ZT值，使患上质料载流子迁移率清晰着落，变温霍尔测试服从表明，清晰提升复合质料载流子迁移率以及热电功能，成为复合热电质料钻研的面临的关键迷信下场。基体晶格平展化大大提升了全温区载流子迁移率，

【导读】

热电质料具备可实现热能与电能直接相互转换的功能，该使命

相关钻研下场以题为“Matrix Plainification Leads to High Thermoelectric Performance in Plastic Cu₂Se/SnSe Composites”宣告于Nature Co妹妹unications 2025, 16, 3305。可能在不影响载流子迁移率的条件下强烈散射声子，可加工的复合热电质料提供了全新范式，实现为了复合质料载流子迁移率以及热电功能的清晰提升。

图2  Cu₂Se/SnSe复合质料的电热传输功能。

图5  Cu₂Se/SnSe复合质料的热电优值以及力学功能。探究处置复合热电质料导电以及导热的矛盾，这一电声协同优化措施清晰提升了复合质料的热电功能。Cu₂Se/SnSe复合质料在973 K的ZT值抵达3.3。抑制质料的晶格热导率，实际合计揭示了复合相SnSe中的Se原子可能捉拿基体Cu₂Se中迁移的Cu离子，

南京理工大学为该论文的第一作者单元以及第一通讯单元，此外，在复合股料中构建了准共格平直界面引起强声子散射，提出在复合股料中经由基体晶格平展化策略，可加工性以及可切削性，高晃动性、

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-58484-0

DOI：10.1038/s41467-025-58484-0

从而大大缩短质料的运用寿命，

【下场开辟】

综上所述，复合相SnSe中的Sn原子填补了Cu₂Se基体中的Cu空地，使患上基体晶格平展化。从而使复合质料具备精采的晃动性。经由第二相的引入，南京理工大学唐国栋教授，在不清晰影响载流子迁移率的情景下强烈散射声子，

 

【数据概览】

图1  基体晶格平展化实现为了Cu₂Se/SnSe复合质料载流子迁移率以及热电功能的清晰提升。大幅提升载流子迁移率，便于集成化等诸多突出短处，从而在坚持高电输运功能的同时取患了低晶格热导率，在复合股料中经由飞腾Cu₂Se资料中的空地浓度，光纤激光器等关键规模。后退了复合质料的高温晃动性。从而使质料具备精采的晃动性。对于增长固态热电器件的普遍利用具备紧张意思。电声输运的协同优化使Cu₂Se/SnSe复合质料在973 K下热电优值抵达3.3。热电转换技术具备无需传动部件、复合质料的最大功率因子高达16.22 μW·cm^-1·K^-2。南京工业大学宋坤教授等。

图3  微妄想表征证明了Cu₂Se基体晶格平展化。无磨损、精确制导、优化复合质料的电导率以及功率因子。

电镜服从展现复合相与基体间组成准共格平直界面，