新型熱電材料綜述一、本文概述隨著全球能源需求的日益增長和環境問題的日益嚴重，尋找高效、環保的能源轉換和存儲技術已成為科學研究的重點。熱電材料作為一種能夠實現熱能和電能直接相互轉換的新型材料，近年來受到了廣泛的關注。本文旨在全面綜述新型熱電材料的研究進展、性能優化以及應用前景，以期為相關領域的研究者和技術人員提供有價值的參考。我們將對熱電材料的基本概念、原理及其分類進行簡要介紹，以便讀者對熱電轉換技術有一個清晰的認識。隨后，我們將重點分析當前研究最為熱門的幾種新型熱電材料，包括其性能特點、制備方法、優化策略等。我們還將探討新型熱電材料在能源、環保、航空航天等領域的應用現狀及未來發展趨勢。我們將對新型熱電材料的研究前景進行展望，分析當前存在的挑戰與機遇，并提出可能的研究方向和策略。我們希望通過本文的綜述，能夠激發更多研究者對新型熱電材料的興趣，推動該領域的快速發展，為人類的可持續發展做出貢獻。二、熱電材料的發展歷程熱電材料，也稱為溫差電材料，是一類能夠將熱能直接轉化為電能的特殊功能材料。自19世紀初熱電效應被發現以來，熱電材料經歷了從理論探索到實際應用，再到性能優化的漫長發展歷程。早期的研究主要集中在金屬和合金上，這些材料雖然具有熱電效應，但轉換效率較低，實際應用受限。隨著科學技術的進步，20世紀中葉，研究者們開始關注半導體材料在熱電轉換領域的應用。硅基、鍺基等半導體材料因其較高的熱電優值逐漸進入人們的視野，為熱電轉換技術的發展奠定了基礎。進入21世紀，熱電材料研究迎來了新的突破。一方面，納米技術的興起為熱電材料性能的提升提供了新的途徑。通過納米結構設計，如量子點、納米線和納米復合材料等，可以有效調控材料的電子結構和熱輸運性質，從而優化其熱電性能。另一方面，新型高性能熱電材料的開發也取得了顯著進展。例如，硫屬化合物、籠合物、氧化物等新型熱電材料不斷涌現，它們在高溫和低溫領域均展現出了優異的熱電性能。近年來，隨著全球能源危機和環境問題的日益嚴峻，熱電轉換技術作為一種綠色、可再生的能源轉換方式受到了廣泛關注。研究者們正致力于開發更高效、更穩定、更環保的新型熱電材料，以滿足日益增長的能源需求和環境保護要求。隨著計算模擬和先進表征技術的發展，熱電材料的性能預測和設計能力也得到了大幅提升，這為熱電材料的未來發展提供了有力支撐。熱電材料的發展歷程經歷了從金屬到半導體，再到新型高性能材料的轉變。隨著科學技術的不斷進步和應用需求的不斷提升，熱電材料的研究和發展仍將繼續深入，其在能源轉換和環境保護領域的應用前景也將更加廣闊。三、新型熱電材料的分類與特性新型熱電材料，作為能量轉換和環保技術的關鍵組成部分，近年來受到了廣泛的關注和研究。這些材料通過熱電效應，即熱能和電能之間的直接轉換，實現了能源的高效利用。新型熱電材料可以根據其內部結構和性質的不同，大致分為以下幾類，并各自具有獨特的特性。半導體熱電材料：這類材料主要通過電子和空穴的傳輸來產生熱電效應。其優點包括較高的熱電優值（ZT值）和良好的穩定性。然而，半導體熱電材料的制備成本較高，且在某些極端環境下性能可能受到影響。金屬熱電材料：金屬熱電材料以其優異的導電性和導熱性而著名。這類材料通常具有較高的熱電優值，但也可能面臨機械強度不足和耐腐蝕性差的問題。納米復合熱電材料：納米復合熱電材料通過納米尺度的結構設計，旨在提高熱電性能。這類材料通常具有較高的熱電優值和較好的穩定性，但制備工藝相對復雜。高分子熱電材料：高分子熱電材料以其輕質、可塑性和良好的環境穩定性而受到關注。盡管其熱電優值相對較低，但通過結構設計和優化，有望在未來實現更高的性能。新型熱電材料在分類和特性上呈現出多樣化的特點。各類材料各有優缺點，適用于不同的應用場景。隨著科學技術的進步，我們有望看到更多高性能、低成本的新型熱電材料問世，為能源轉換和環保技術的發展提供有力支持。四、新型熱電材料的制備技術與工藝新型熱電材料的性能往往與其微觀結構和組成元素緊密相關，因此，掌握并優化其制備技術與工藝對于提升熱電性能至關重要。近年來，隨著納米技術、薄膜技術、高溫合成技術等的發展，新型熱電材料的制備技術與工藝得到了極大的提升。納米技術是新型熱電材料制備的重要方法之一。通過納米化技術，可以有效控制材料的晶粒尺寸、形狀和分布，從而提高材料的熱電性能。例如，利用納米粉末冶金技術制備的熱電材料，由于納米級的晶粒尺寸和高的比表面積，可以顯著提高材料的電導率和熱導率。薄膜技術也是新型熱電材料制備的重要手段。通過物理氣相沉積、化學氣相沉積、分子束外延等技術，可以在基底上制備出高質量的熱電薄膜。薄膜技術可以精確控制材料的成分、結構和形貌，從而實現熱電性能的優化。高溫合成技術是一種重要的制備技術，尤其適用于高溫下穩定的熱電材料。通過高溫合成，可以獲得高純度、高結晶度的熱電材料，從而提高其熱電性能。除了上述幾種主要的制備技術外，還有一些其他的制備技術，如熔融紡絲法、溶膠-凝膠法、自蔓延高溫合成法等，也被廣泛應用于新型熱電材料的制備。總結起來，新型熱電材料的制備技術與工藝對于實現材料的高性能化和應用化至關重要。未來，隨著新材料和新技術的發展，我們有理由相信，新型熱電材料的制備技術與工藝將會得到更大的發展和優化。五、新型熱電材料的應用領域與市場分析隨著全球對可再生能源和環保技術的需求日益增長，新型熱電材料作為一種高效、環保的能量轉換技術，其應用領域和市場前景日益廣闊。廢熱回收：工業生產和汽車尾氣等產生的廢熱，通過熱電材料可以轉換為電能，提高能源利用效率。空間探測：在太空環境中，熱電材料可以利用太陽輻射與宇宙背景之間的溫差產生電能，為航天器提供持久穩定的電源。微納電子器件：在微型電子設備中，熱電材料可用于熱電偶和溫度傳感器等，提高設備性能和可靠性。生物醫學：熱電材料可用于制作微型溫度計和生物傳感器，用于實時監測生物體內的溫度變化和生物化學反應。隨著全球對節能減排和可持續發展的重視，新型熱電材料市場呈現出快速增長的態勢。據預測，未來幾年內，新型熱電材料市場將保持較高的增長率。在應用領域方面，廢熱回收和空間探測將是新型熱電材料的主要應用領域。隨著工業生產和汽車產業的快速發展，廢熱回收市場的需求將持續增長。同時，隨著航天技術的不斷進步，空間探測領域對熱電材料的需求也將逐步增加。在地區分布方面，北美和歐洲等發達國家和地區將是新型熱電材料的主要消費市場。這些地區的環保意識和經濟發展水平較高，對新型熱電材料的需求較大。同時，隨著亞洲等新興市場的快速發展，未來這些地區也將成為新型熱電材料的重要消費市場。在競爭格局方面，目前新型熱電材料市場還處于發展初期，市場上的主要參與者包括一些科研機構和初創企業。隨著市場的不斷擴大和技術的不斷進步，預計未來將有更多的企業加入到這個市場中來，市場競爭也將更加激烈。新型熱電材料作為一種高效、環保的能量轉換技術，其應用領域廣泛，市場前景廣闊。未來隨著技術的不斷進步和市場的不斷擴大，新型熱電材料將在能源轉換和環保領域發揮越來越重要的作用。六、新型熱電材料的挑戰與展望盡管新型熱電材料在能源轉換和環保領域展現出巨大的潛力和應用價值，但其發展仍面臨一系列挑戰。新型熱電材料的制備工藝復雜，成本高，難以實現大規模生產和應用。這限制了其在實際應用中的普及和推廣。新型熱電材料的性能優化仍面臨諸多難題，如提高熱電轉換效率、增強材料穩定性和耐久性等。對于新型熱電材料的基礎理論研究尚不夠深入，對于其性能調控和優化的機制理解還不夠透徹，這制約了其在更高層次上的應用和發展。展望未來，新型熱電材料的研究和發展將朝著以下幾個方向努力。一是探索更高效的制備工藝，降低生產成本，推動新型熱電材料的規模化生產和應用。二是加強基礎理論研究，深入理解新型熱電材料的性能調控和優化機制，為材料的進一步改進提供理論支撐。三是拓展新型熱電材料的應用領域，如將其應用于汽車尾氣回收、工業余熱利用等領域，實現能源的高效利用和環境的可持續發展。四是加強跨學科合作，結合材料科學、物理學、化學等多個學科的知識和方法，共同推動新型熱電材料的發展。新型熱電材料作為一種具有廣闊應用前景的新型能源材料，其研究和發展對于推動能源轉換和環保領域的進步具有重要意義。盡管目前仍面臨一些挑戰，但隨著科學技術的不斷進步和創新，相信新型熱電材料將會在未來實現更大的突破和發展。七、結論隨著全球能源需求的不斷增長和環保意識的日益加強，新型熱電材料的研究與發展顯得尤為重要。本文綜述了近年來在新型熱電材料領域的研究進展，涵蓋了材料類型、性能優化和應用前景等多個方面。在材料類型方面，我們詳細介紹了熱電材料的分類，包括傳統熱電材料和新型熱電材料。傳統熱電材料如BizTe3和PbTe等雖然性能穩定，但受限于環保和成本等問題，新型熱電材料如氧化物、硫化物、氯化物等逐漸受到關注。這些新型材料不僅具有優異的熱電性能，而且環保、成本低廉，具有廣闊的應用前景。在性能優化方面，我們通過綜述不同材料的熱電性能參數，如塞貝克系數、電導率、熱導率等，探討了提高熱電優值的有效途徑。包括納米化、復合化、摻雜等策略都能有效提高材料的熱電性能。這些策略的應用，為新型熱電材料的進一步優化提供了理論支持和實踐指導。在應用前景方面，新型熱電材料在能源轉換和環保領域具有廣闊的應用空間。如在溫差發電、固態制冷、廢熱回收等領域，新型熱電材料都展現出了巨大的應用潛力。隨著材料性能的不斷提升和制備技術的日益成熟，相信未來新型熱電材料將在更多領域得到廣泛應用。新型熱電材料作為一種高效、環保的能源轉換材料，其研究與發展對于推動能源轉型和環保事業具有重要意義。未來，我們期待在新型熱電材料的性能優化和應用研究方面取得更多突破，為實現可持續發展目標貢獻力量。參考資料：隨著人們對環境保護意識的增強，尋找一種能夠在自然界中降解的材料成為了研究的熱點。聚乳酸（PLA）作為一種新型的生物降解材料，因其具有良好的生物相容性和可降解性，在醫療、包裝、紡織等領域得到了廣泛的應用。本文將對聚乳酸的合成、性能、應用及發展前景進行綜述。聚乳酸的合成通常采用丙交酯開環聚合得到。丙交酯可通過乳酸的分子內酯化及精制得到。在聚合過程中，通過控制聚合溫度、壓力、催化劑種類和濃度等條件，可以得到不同分子量及性質的聚乳酸。聚乳酸具有良好的生物相容性和可降解性，在適當的條件下可在自然界中被微生物分解為水和二氧化碳。聚乳酸還具有優良的機械性能，如高強度、高模量、低溫柔韌性等，使其在醫療、包裝、紡織等領域具有廣泛的應用前景。醫療領域：聚乳酸由于具有良好的生物相容性和可降解性，可用于制作手術縫合線、骨釘、藥物載體等。包裝領域：由于聚乳酸可完全降解，可替代傳統的塑料包裝材料，如食品包裝、化妝品包裝等。紡織領域：聚乳酸可用于制作環保型纖維、無紡布等，具有優良的舒適性和抗菌性能。隨著人們對環保意識的提高和技術的不斷進步，聚乳酸作為一種新型的生物降解材料，其應用前景十分廣闊。未來，隨著聚乳酸生產成本的降低和性能的不斷提高，其在更多領域將得到應用。同時，通過與其他材料的復合或改性，可進一步拓展聚乳酸的應用范圍。聚乳酸作為一種具有良好生物相容性和可降解性的材料，在醫療、包裝、紡織等領域得到了廣泛的應用。未來隨著技術的不斷進步和生產成本的降低，聚乳酸的應用前景將更加廣闊。因此，深入研究聚乳酸的性能和制備技術，提高其降解效率和降低成本，對于推廣聚乳酸的應用具有重要意義。熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉換的功能材料，1821年發現的塞貝克效應和1834年發現的珀耳帖效應為熱電能量轉換器和熱電制冷的應用提供了理論依據。隨著空間探索興趣的增加、應用物理學的進展以及在地球難于日益增加的資源考察與探索活動，需要開發一類能夠自身供能且無需照看的電源系統，熱電發電對這些應用尤其合適。對于遙遠的太空探測器來說，放射性同位素供熱的熱電發電器是的供電系統。已被成功的應用于美國宇航局發射的“旅行者一號”和“伽利略火星探測器”等宇航器上。利用自然界溫差和工業廢熱均可用于熱電發電，它能利用自然界存在的非污染能源，具有良好的綜合社會效益。利用帕爾帖效應制成的熱電制冷機具有機械壓縮制冷機難以媲美的優點：尺寸小、質量輕、無任何機械轉動部分，工作無噪聲，無液態或氣態介質，因此不存在污染環境的問題，可實現精確控溫，響應速度快，器件使用壽命長。還可為超導材料的使用提供低溫環境。另外利用熱電材料制備的微型元件用于制備微型電源、微區冷卻、光通信激光二極管和紅外線傳感器的調溫系統，大大拓展了熱電材料的應用領域。因此，熱電材料是一種有著廣泛應用前景的材料，在環境污染和能源危機日益嚴重的今天，進行新型熱電材料的研究具有很強的現實意義。制造熱電發電機或熱電致冷器的材料稱為熱電材料,是一種能實現電能與熱能交互轉變的材料。其優點如下:（1）體積小,重量輕，堅固,且工作中無噪音;（2）溫度控制可在±1℃之內;（3）不必使用CFC(CFC氯氟碳類物質，氟里昂。被認為會破壞臭氣層)，不會造成任何環境污染;（4）可回收熱源并轉變成電能(節約能源)，使用壽命長，易于控制。雖然其優點眾多，但利用熱電材料制成的裝置其效率(＜10%)仍遠比傳統冰箱或發電機小。所以若能大幅度提升這些熱電材料的效率，將對廣泛用于露營的手提式致冷器，太空應用和半導體晶片冷卻等產生相當重要的影響。家庭與工業上的冷卻將因熱電裝置無運動的部件，是堅固的，安靜的，可靠的，且避免使用會破壞臭氣層的含氯氟碳氫化合物。熱電材料需要有高導電性以避免電阻所引起電功率之損失，同時亦需具有低熱傳導系數以使冷熱兩端的溫差不會因熱傳導而改變。材料的熱電效率可定義熱電優值(Thermoelectricfigureofmerit)ZT來評估:其中，S為塞貝克系數(thermoelectricpowerorSeebeckcoefficient)，T為絕對溫度，σ為電導率，κ為導熱系數。為了有一較高熱電優值ZT，材料必須有高的塞貝克系數(S)，高的電導率與低的導熱系數。(1)碲化鉍及其合金：這是被廣為使用于熱電致冷器的材料，其最佳運作溫度＜450℃。(2)碲化鉛及其合金：這是被廣為使用于熱電產生器的材料，其最佳運作溫度大約為1000℃。(3)硅鍺合金：此類材料亦常應用于熱電產生器,其最佳運作溫度大約為1300℃。隨著納米科技相關研究蓬勃發展，熱電材料應用的相關研究亦是歐美日各國在納米科技中全力發展的重點之一，不論在理論方面或實驗方面均有很大的研究空間，納米材料具有比塊材更大的界面，以及量子局限化效應，故納米結構的材料具有新的物理性質，產生新的界面與現象，這對提升ZT(熱電優值)值遭遇瓶頸的熱電材料預期應有突破性的改善，故納米科技被視為尋找高ZT值熱電材料的希望。提升熱電材料ZT值的方法一般有兩種，一為提高其功率因子(S2σ)，或降低其熱傳導系數(κ)。影響功率因子的物理機制包括散射參數、能態密度、載流子遷移率及費米能級等四項。前三項一般被認為是材料的本質性質，只能依靠更好更純的樣品來改進，而實驗上能控制功率因子的物理量為通過改變摻雜濃度來調整費米能級以達到最大的S2σ值。固體材料熱傳導系數(κ)包括了晶格熱傳導系數(κL)及電子熱傳導系數(κe)，即κ=κL+κe。熱電材料之熱傳導大部份是通過晶格來傳導。晶格熱傳導系數(κL)正比于樣品定容比熱(CV)、聲速及平均自由程度等三個物理量。同樣，前二個物理量是材料的本質，無法改變。而平均自由程則隨材料中雜質或晶界的多寡而改變，納米結構的塊材之特征在于具有納米層級或具有部份納米層級的微結構，當晶粒大小減小到納米尺寸時就會產生新的界面，此界面上的局部原子排列為短程有序，有異于一般均質晶體的長程有序狀態或是玻璃物質的無序狀態，因此材料的性質不再僅僅由晶格上原子間的作用來決定，而必須考慮界面的貢獻。Whall和Parker首先提出二維多層膜結構。因量子井效應對熱電材料傳輸性質的影響，多屬于半導體的熱電材料，若經MBE（分子束外延）或CVD（化學氣相沉積）長成多層膜(或稱超晶格)的結構后，其能帶結構會因量子效應而使材料能隙加大，再加上膜與膜的界面亦會影響到樣品的熱傳導系數，故將熱電材料薄膜化后可預期會大幅改變其ZT值。例如,Koga研究團隊理論預測在室溫下Si(5nm)/Ge(0nm)的超晶格結構(于Si5Ge5基座)，其ZT值要比Si塊材大70倍。除了二維的多層膜/超晶格結構外,一維的量子線結構也開始慢慢受到注意，研究者欲通過一維量子線更強的量子局限化效應來進一步提升熱電材料之ZT值。例如，將熔融的熱電材料Bi、Sb及Bi2Te3經高壓注入多孔隙材料如陽極氧化鋁或云母，可形成直徑約8nm，長度約10m的納米線。目這些納米量子線陣列的量測都還在起步的階段。上述的二維或一維納米結構都因有基座或多孔隙材料的存在而使熱電材料熱傳導系數的測量或實際應用產生相當的困難。用熱電材料制成納米線，薄膜與超晶格，確能提升熱電勢S與熱電效率，使得ZT值難以提升這一困境的突破綻露了一線曙光,亦再次帶動了全球研究熱電材料的熱潮，而且由理論或實驗方面均已證實,具有納米結構的熱電材料要比塊材有更好的熱電性質。因此，近全世界正投入大量人力、物力于熱電材料的研發上,希望能制造出高ZT值的熱電材料。熱電材料塞貝克效應和帕爾帖效應發現距今已有100余年的歷史，無數的科學家已對其進行了深入而富有成效的研究和探索，取得了輝煌的成果。隨著研究的不斷深入，相信熱電材料的性能將會進一步提高，必將成為我國新材料研究領域的一個新的熱點。在今后的熱電材料研究工作中，研究重點應集中在以下幾個方面：（1）利用傳統半導體能帶理論和現代量子理論，對具有不同晶體結構的材料進行塞貝克系數、電導率和熱導率的計算，以求在更大范圍內尋找熱電優值ZT更高的新型熱電材料。（2）從理論和實驗上研究材料的顯微結構、制備工藝等對其熱電性能的影響，特別是對超晶格熱電材料、納米熱電材料和熱電材料薄膜的研究，以進一步提高材料的熱電性能。（3）對已發現的高性能材料進行理論和實驗研究，使其達到穩定的高熱電性能。將不同材料的導體連接起來，并通入電流，在不同導體的接觸點——結點，將會吸收(或放出)熱量.1834年，法國物理學家佩爾捷(J.C.A.Peltier)發現了上述熱電效應.1838年，俄國物理學家楞次(L.Lenz)又做出了更具顯示度的實驗：用金屬鉍線和銻線構成結點，當電流沿某一方向流過結點時，結點上的水就會凝固成冰；如果反轉電流方向，剛剛在結點上凝成的冰又會立即熔化成水.熱電效應本身是可逆的.如果把楞次實驗中的直流電源換成燈泡，當我們向結點供給熱量，燈泡便會亮起來.盡管當時的科學界對佩爾捷和楞次的發現十分重視，但發現并沒有很快轉化為應用.這是因為，金屬的熱電轉換效率通常很低.直到20世紀50年代，一些具有優良熱電轉換性能的半導體材料被發現，熱電技術(熱電制冷和熱電發電)的研究才成為一個熱門課題.在室溫附近使用的半導體制冷材料以碲化鉍(Bi2Te3)合金為基礎.通過摻雜制成P型和N型半導體.如前所述，將一個P型柱和一個N型柱用金屬板連接起來，便構成了半導體制冷器的一個基本單元，如果在結點處的電流方向是從N型柱流向P型柱，則結點將成為制冷單元的“冷頭”(溫度為Tc)，而與直流電源連接的兩個頭將是制冷單元的“熱端”(溫度為Th).N型半導體的費米能級EF位于禁帶的上部，P型的則位于禁帶的下部.當二者連接在一起時，它們的費米能級趨于“持平”.于是，當電流從N型流向P型時(也就是空穴從N到P；電子從P到N)，載流子的能量便會升高.因此，結點作為冷頭就會從Tc端吸熱，產生制冷效果.佩爾捷系數，其中是單位時間內在結點處吸收的熱量，I是電流強度，Π的物理意義是，單位電荷在越過結點時的能量差.在熱電材料研究中，更容易測量的一個相關參數是澤貝克(Seebeck)系數α，其中T是溫度.顯然，α描述單位電荷在越過結點時的熵差.對于制冷應用來說，初看起來，電流越大越好，佩爾捷系數(或澤貝克系數)越大越好.不幸的是，實際非本征半導體的性質決定了二者不可兼得：電流大要求電導率σ高，而σ和α都是載流子濃度的函數.隨著載流子濃度的增加，σ呈上升趨勢，而α則下跌，結果ασ只可能在一個特定的載流子濃度下達到最大(注：由熱激活產生的電子-空穴對本征載流子，對提高熱電效益不起作用).半導體制冷單元的P型柱和N型柱，都跨接在Tc和Th之間.這就要求它們具有大的熱阻.否則，將會加大Tc和Th間的漏熱熵增，從而抵消從Tc端吸熱同時向Th端放熱的制冷效果.最終決定熱電材料性能優劣的是組合參數，其中κ是材料的熱導率.參數Z和溫度T的乘積ZT無量綱，它在評價材料時更常用，是性能最佳的熱電材料，其ZT值大約是為要使熱電設備與傳統的制冷或發電設備競爭，ZT值應該大于GlenSlack把上述要求歸納為“電子-晶體和聲子-玻璃”.也就是說，好的熱電材料應該具有晶體那樣的高電導和玻璃那樣的低熱導.在長程有序的晶體中，電子以布洛赫波的方式運動.剛性離子實點陣不會使傳導電子的運動發生偏轉.電阻的產生來源于電子同雜質、晶格缺陷以及熱聲子的碰撞.因此，在完善的晶體中σ可以很大.半導體中的熱導包含兩方面的貢獻：其一由載流子(假定是電子)的定向運動引起的(κe)；其二是由于聲子平衡分布集團的定向運動(κp).根據維德曼-弗蘭茲定律，κe∝σ.人們不可能在要求大σ的同時，還要求小的κe.減小熱導的潛力在于減小κp，它與晶格的有序程度密切相關：在長程有序的晶體中，熱阻只能來源于三聲子倒逆(umklapp)過程和缺陷、邊界散射；在非晶態玻璃結構中，晶格無序大大限制了聲子的平均自由程，從而添加了對聲子的散射機制.因此，“聲子-玻璃”的熱導率κ可以很低.以無量綱優值系數ZT來衡量熱電材料：BiSb系列適用于50—150K溫區；Bi2Te3系列適用于250—500K；PbTe系列適用于500—800K;SiGe系列適用于1100—1300K.低溫熱電器件(T≤220K)主要用于冷卻計算機芯片和紅外探測器.高溫熱電設備可將太陽能和核能轉化成電能，主用于航天探測器和海上漂浮無人監測站的供電.氟里昂制冷劑的禁用，為半導體制冷的發展提供了新的契機.1998年秋季在美國波士頓召開的材料研究學會(MRS)學術會議上，熱電材料研究再一次成為討論的熱點.BrianSales等研究了一類新型熱電材料，叫作填隙方鈷礦銻化物(filledskutteruditeantimonides).未填隙時，材料的化學式是CoSb3(或Co4Sb12).晶體中每個Co4Sb12結構單元包含一個尺寸較大的籠形孔洞.如果將稀土原子(例如La)填入籠形孔洞，則化學式變為LaCo4Sb由于La原子處于相對寬松的空間內，它的振動幅值也較大.于是，在LaCo4Sb12中，Co4Sb12剛性骨架為材料的高電導提供了基礎，而稀土La在籠中的振動加強了對聲子的散射——減小了材料的熱導.B.Sales的工作朝著“電子-晶體和聲子-玻璃”的方向邁出了第一步.高壓(～2GPa)技術已經被用于改進熱電材料的性能.如果在高壓下觀察到了母材料性能的改善，人們將可以通過化學摻雜的辦法獲得類似的結構，并將它用于常壓條件下.ZrNiSn的σ和α都很高，但它的熱導率κ并不低.或許可以通過加入第4或第5組元，增強對聲子的“質量漲落散射”，達到減小熱導的目的.準晶的結構復雜多變，具有“聲子-玻璃”的性能.有關研究的重點是改善準晶的導電性能，將納米金屬(Ag)嵌入導電聚合物，當電流流過這種復合材料時，可以產生大的溫度梯度.對此，還沒有理論上的解釋.有兩種低維熱電材料具有應用前景：CsBi4Te6實際上就是填隙的Bi2Te3；硒(Se)摻雜的HfTe5，在T＜220K的溫區，其澤貝克系數α遠遠超出了Bi2Te薄膜、人工超晶格、納米碳管、Bi納米線和量子阱系統、類貓眼結構等都展現出了在改進熱電材料性能方面的潛力.美國GMZEnergy4月22日宣布推出一款突破性的新型材料，有助于制