Cu掺杂Mg₃(Sb,Bi)₂合金

位错协同粗晶增效

通过少量Cu掺杂同时实现粗大晶粒与高密度位错，在提升电导率的同时显著抑制晶格热导率，实现热电性能与力学性能的双重优化。

Li-Jun, Zhai · 刘红霞 · Jian, Shi · Lin, Cheng · Lu, Gao · Zhongyuan, Yang · Xinyue, Zhang · Lingfang, Liu · Su, Lizhong · Yan, Zhang · 樊文浩 · Xie, Wenjie · 孙志刚

Acta Materialia 2026

参数信息

电导率

850 S cm⁻¹

功率因子

25.4 μW cm⁻¹ K⁻²

晶格热导率

0.48 W m⁻¹ K⁻¹

热电优值

1.73

平均热电优值

1.35

压缩应变

40 %

压缩应力

519 MPa

技术优势

电导率大增

微量Cu掺杂使载流子散射从混合散射转变为声学声子主导散射，室温电导率提升约70%。

热导率压低

间隙Cu原子引起晶格畸变并形成高密度位错网络，有效抑制声子输运，623 K晶格热导率降至约0.48 W m⁻¹ K⁻¹。

力学更结实

Cu掺杂样品表现出显著的塑性变形能力，压缩应变约40%，抗压强度约519 MPa。

应用场景

• 温差发电器件：用高zT与高力学性能材料制作高效耐用的温差发电模块。
• 热电材料：通过晶粒与缺陷协同调控优化热电输运，替代传统单一策略。
• 航天电源：利用材料塑性变形能力和高热电性能，制造抗振动冲击的空间电源。