材料學院張荔副教授在《Advanced Energy Materials》上發(fā)表熱電材料及器件最新研究成果

材料科學與工程學院（文物保護科學與技術(shù)學院）張荔副教授在Wiley雜志社旗下的國際著名學術(shù)期刊《Advanced Energy Materials》（IF：27.8）上發(fā)表題為“Carrier Separation Boosts Thermoelectric Performance of Flexible n-type Ag₂Se-based Films”的高水平研究論文。我校張荔副教授、昆士蘭科技大學陳志剛教授為論文共同通訊作者，陜西科技大學為第一通訊單位。該論文的發(fā)表提高了我校在熱電能源轉(zhuǎn)換材料領(lǐng)域的國際影響力。

自供電技術(shù)對于物聯(lián)網(wǎng)時代可穿戴設(shè)備和柔性電子器件的發(fā)展具有重要意義，半導體熱電材料具有的塞貝克效應能夠?qū)⒌推肺粺崃浚ㄈ缛梭w熱量或環(huán)境熱量）直接轉(zhuǎn)換為電能實現(xiàn)自供電。n型Ag₂Se薄膜是室溫及近室溫區(qū)的高性能熱電材料之一，然而，Ag₂Se的低載流子遷移率限制了其電導率和功率因數(shù)的進一步提升，進而使其作為柔性熱電器件應用時表現(xiàn)出不夠高的功率密度。

本項工①創(chuàng)新性的提出了一種載流子分離策略用于提升Ag₂Se薄膜的電導率和功率因數(shù)。具體地，將絕緣電子供體聚乙烯亞胺（PEI）與Ag₂Se復合， 其中PEI的不均勻分布可以吸引n型Ag₂Se基體中的空穴，而分離的少數(shù)載流子基于庫侖斥力能夠避免對n型Ag₂Se中電子顯著散射，進而優(yōu)化載流子遷移率，實現(xiàn)了Ag₂Se基熱電薄膜創(chuàng)紀錄的載流子遷移率~1551.99 cm² V^?1 s^?1和優(yōu)異的功率因子~22.39 W m^?1 K^?2；②該復合薄膜在6 mm彎曲半徑1000次彎曲后電阻僅降低了6.5 %，表現(xiàn)出優(yōu)異的柔性；③該復合薄膜組裝成的柔性熱電器件表現(xiàn)出優(yōu)異的歸一化功率密度~73.93 W m^?2，遠高于已報道的Ag₂Se基熱電薄膜器件。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202401890

附：代表性論文

(1) Flexible thermoelectric Materials and Devices: from Materials to Applications, Materials Today, 2021, 46, 62-108. (外封面論文，高被引論文，被引次數(shù)250次)

(2) One-step post-treatment boosts thermoelectric properties of PEDOT:PSS flexible thin films. Journal of Materials Science & Technology, 2023, 132, 81-89. (高被引論文，被引次數(shù)49次)

(3) SWCNTs/Ag₂Se film with superior bending resistance and enhanced thermoelectric performance via in situ compositing. Chemical Engineering Journal, 2023, 457, 141024.

(4) Vertically designed high-performance and flexible thermoelectric generator based on optimized PEDOT:PSS/SWCNTs composite films. Chemical Engineering Journal, 2024, 486, 150305.

新聞小貼士：

張荔，陜西科技大學材料學院副教授，碩士生導師。入選陜西省高層次人才引進計劃和陜西省科協(xié)青年人才托舉計劃。博士畢業(yè)于澳大利亞新南威爾士大學，長期從事半導體熱電能源轉(zhuǎn)換材料及器件的研究工作。擔任陜西省納米科技學會理事、中科院SCI學術(shù)期刊青年編委。主持國家級和省部級項目共8項，以第一作者或通訊作者在Mater. Today（超過250次引用）、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A、J. Mater. Sci. Technol.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Carbon等材料學領(lǐng)域國際主流期刊上發(fā)表SCI論文60余篇，其中ESI高被引論文2篇，外封面論文1篇。撰寫英文著作章節(jié)1篇。擔任Energy Environ. Mater.、Adv. Fiber Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、J Mater. Chem. A、Carbon、ACS Appl. Nano Mater. 等20余本國際期刊同行評審專家。帶領(lǐng)學生參加“挑戰(zhàn)杯”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等比賽獲得省級銀獎2項和省級銅獎1項，培養(yǎng)研究生獲得“國家獎學金”和“優(yōu)秀碩士學位論文”。

（核稿：王卓 編輯：劉倩）