菱形相 GeTe 基热电材料中巨大的 ZT 提升

把废热变为有用的电能

我们在汽车、工厂和电子设备中使用的大量能量以热的形式损失。热电材料可以将部分废热直接转化为电能，提供更清洁的电力，并实现无活动部件的固态制冷。在这项研究中，研究人员报告了一种通过精心添加微小陶瓷颗粒来使基于碲化锗（GeTe）的有前景热电材料在实用温度下更高效且更可靠的方法。他们的方法将该材料的效率推近纪录水平，同时避免了通常限制其使用的麻烦相变。

为何这种材料重要

热电器件的性能用一个称为 ZT 的数值来评判：当材料导电性好但导热性差时，ZT 会提高。当前商业模块常用碲化铋，在室温附近表现最佳，但不太适合更高温的环境，例如汽车尾气或工业烟道。GeTe 是一种对中高温运行有吸引力的替代品，而且不含铅。然而，它的最佳 ZT 值通常只在从低温菱形结构转变为高温立方结构之后出现。该相变可能在工作器件内部界面处引入机械和电学不稳定性。挑战在于在相变温度以下的低温菱形相中实现非常高的 ZT，从而让实际系统避免复杂的多段设计。

引用: Yu, J., Liu, X., Jiang, Y. et al. Giant ZT enhancement in rhombohedral GeTe-based thermoelectric materials. Nat Commun 17, 4000 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70793-6

关键词: 热电材料, 废热回收, 纳米复合材料, GeTe, 能量转换