热挤压型Bi₂Te₃热电材料

热电与力学性能协同提升

通过工业可扩展的热挤压技术，在n型Bi₂Te₃中同步实现高热电优值与创纪录的机械强度，优于商用热压材料。

Lu, Tianbo · Wang, Boyi · 李国栋 · Yang, Jiawei · Zhang, Xiaofan · Chen, Nan · Liu, Tehuan · 杨荣贵 · 牛萍娟 · Kan, Zongxiang · 朱航天 · 赵怀周

Materials Today Physics 2023

具体参数

峰值热电优值

{'zh': '19', 'en': '19'} %

压缩强度

{'zh': '205', 'en': '205'} MPa

弯曲强度

{'zh': '79', 'en': '79'} MPa

最大制冷温差

{'zh': '72', 'en': '72'} K

最大转换效率

{'zh': '5', 'en': '5'} %

技术优势

强度纪录翻倍

热挤压引入的强织构使压缩强度达到205 MPa，弯曲强度79 MPa，分别是SPS样品的2.4倍和1.4倍，解决了块体加工易碎裂的痛点。

热电也涨19%

在力学强度大幅提升的同时，峰值ZT非但没有下降，反而比SPS样品提高了19%，证明热挤压有效解耦了电‑声输运与机械性能。

制冷差超商用件

7对热挤压模块在热端300 K时最大制冷温差达到72 K，显著高于商用一体式模块的68 K，有望取代现用器件用于高精度温控。

应用场景

• 热电制冷器件：用该材料直接制备制冷模块，可超越商用温差，提升激光器、红外探测器等精密温控上限。
• 热电发电模块：在500 K以下热端实现5%效率，且机械强度能耐受热循环应力，适合分布式低品位热源发电。
• 余热回收系统：兼具高效发电与高抗弯强度，可直接嵌入工业余热管道、汽车尾气通道等振动环境长期运行。
• 高功率电子热管理：制冷温差大且可加工为轻薄异形臂，为5G基站芯片、GaN功率器件提供主动式热点冷却。