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編者按：第六屆理事會(huì)成立以來(lái)，中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)通過(guò)創(chuàng)新設(shè)立全國(guó)建材行業(yè)重大科技攻關(guān)“揭榜掛帥”、明確建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)導(dǎo)向等方式，引導(dǎo)行業(yè)科技創(chuàng)新聚焦到建材“六零”工廠、無(wú)機(jī)非金屬“超級(jí)材料”、AI+建材、重大綠色低碳技術(shù)等國(guó)家和行業(yè)迫切需求的原創(chuàng)性、突破性、引領(lǐng)性技術(shù)上來(lái)，并取得新成效。為充分展示行業(yè)綠色化、智能化、高端化征途上廣大建材科技工作者取得的創(chuàng)新成果，中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)設(shè)立“矢志創(chuàng)新 科技領(lǐng)航”專欄，陸續(xù)展示獲得2024年建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)的部分優(yōu)秀獎(jiǎng)項(xiàng)目，希望激勵(lì)建材行業(yè)廣大科技工作者堅(jiān)定理想信念、矢志科技報(bào)國(guó)，為建材行業(yè)綠色低碳安全高質(zhì)量發(fā)展獻(xiàn)智獻(xiàn)力。

項(xiàng)目名稱：熱電材料電熱輸運(yùn)新機(jī)制與性能優(yōu)化

完成單位：武漢理工大學(xué)

獲獎(jiǎng)?lì)愋停?/span>2024年度建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)基礎(chǔ)研究獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

該項(xiàng)目屬于無(wú)機(jī)非金屬新材料領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體熱電材料的性能提升與應(yīng)用。

熱電材料作為熱能與電能直接轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵功能材料，在光通信、物聯(lián)網(wǎng)及建材行業(yè)節(jié)能減排等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)具有重要支撐作用。熱電材料電導(dǎo)率、Seebeck系數(shù)和熱導(dǎo)率三個(gè)物理參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化是大幅度提升熱電性能ZT值的關(guān)鍵，是長(zhǎng)期未能解決的國(guó)際性難題，被中國(guó)科協(xié)列為先進(jìn)材料領(lǐng)域5大難題之一。

項(xiàng)目的主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)創(chuàng)新為，以Mg₂Si基、SnTe、Cu₂Se、Bi₂Te₃等重要熱電材料體系為研究對(duì)象：

1. 在電子結(jié)構(gòu)層次，發(fā)現(xiàn)了內(nèi)稟特性調(diào)控產(chǎn)生的電子能帶結(jié)構(gòu)收斂效應(yīng)和能帶反轉(zhuǎn)效應(yīng)，大幅度提升了材料的電性能。

2. 在晶體結(jié)構(gòu)層次，發(fā)現(xiàn)通過(guò)廣域晶體結(jié)構(gòu)和局域化學(xué)鍵調(diào)控，增強(qiáng)光聲耦合，大幅度降低了聲速和晶格熱導(dǎo)率。

3. 在原子和微結(jié)構(gòu)層次，發(fā)現(xiàn)通過(guò)深、淺雜質(zhì)形成級(jí)聯(lián)能級(jí)和異質(zhì)界面電荷動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移，在寬溫域內(nèi)有效優(yōu)化了載流子濃度。

基于以上三個(gè)發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了材料電熱輸運(yùn)性能的協(xié)同調(diào)控和ZT值的重大突破。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的Bi₂Te₃基熱電材料和微型熱電器件已在中信科、高德紅外、力子光電等公司批量應(yīng)用，打破了國(guó)外壟斷，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)替代。

項(xiàng)目工作發(fā)表在 Phys. Rev. Lett.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.等期刊的10篇代表性論文，被國(guó)際上 400 余家課題組和研究機(jī)構(gòu)跟蹤和引用，總他引 1689次，單篇他引最高 769次，出版重要學(xué)術(shù)專著《熱電材料物理化學(xué)》，作邀請(qǐng)報(bào)告20余次，獲國(guó)際熱電學(xué)會(huì)授予的Goldsmid獎(jiǎng)1項(xiàng)。項(xiàng)目為高效熱電材料的開(kāi)發(fā)提供了新途徑和新方法，引領(lǐng)了熱電材料研究的新方向，為我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了關(guān)鍵材料，提升了我國(guó)熱電材料科學(xué)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際影響。

來(lái)源：CBMF科技發(fā)展部