山东：让新能源在电力保供中发挥更大作用

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让新该成果以题为Flexiblelayer-structuredBi2Te3thermoelectriconacarbonnanotubescaffold发表于著名期刊NatureMaterials。【图文导读】图一无支撑高度有序Bi2Te3-SWCNT杂化热电材料的结构和设计示意图该杂化结构具有高度有序的微结构，电作用其特征是在SWCNT管束上生长具有织构结构的Bi2Te3纳米晶体，电作用并在Bi2Te3和SWCNT管束沟或者轴之间完美对齐，低角度晶界在相邻的纳米晶之间占主导地位图二Bi2Te3-SWCNT杂化材料的明场TEM图像（a）Be-Te吸附原子开始沉积在SWCNT管束的表面上（b）Bi2Te3纳米晶体与SWCNT管束之间的界面，其清晰而尖锐，插图是Bi2Te3对应的快速傅里叶变换（FFT）图像（c）Bi2Te3纳米晶体的微结构缺陷，比如堆垛层错和沿着（000/）面的孪晶界，插图是Bi2Te3的晶体结构示意图和FFT图像（d）相邻的Bi2Te3纳米晶固定在一个SWCNT管束上，插图是对应的高分辨图像和FFT图像（e）高度弯曲的SWCNT管束上的Bi2Te3纳米晶体，插图是Bi2Te3-SWCNT定向排列的示意图（f）~120s沉积后所得的杂化材料，插图是对应的选区衍射图样比例尺：（a、b）是10nm，（c）是4nm，（d）是40nm，（d中插图）是5nm，（e）是150nm，（f）是400nm图三Bi2Te3-SWCNT杂化材料的SEM和XRD表征（a-c）厚度为~600nm的Bi2Te3-SWCNT杂化材料的SEM图像，其中（b、c）来自a中制定区域的特写图像，表明Bi2Te3纳米晶体是覆盖在SWCNT支架上（d）不同沉积时间（300-900s）和置于SiO2/Si衬底（蓝色）上的致密Bi2Te3薄膜所制备的Bi2Te3-SWCNT杂化材料的XRD谱，为了对比，粉红色是菱形Bi2Te3的标准参照物比例尺：（a）是30μm，（b、c）是1μm图四不同条件下所制备材料的热电特性（a-c）SiO2/Si上致密的Bi2Te3薄膜（红色实心菱形）和具有低载流子浓度（蓝色实心圆圈）与高载流子浓度（绿色实心正方形）的无支撑Bi2Te3-SWCNT杂化材料的平面电导率（a）、Seeback系数（b）、计算的PFs（c）（d）低载流子浓度和致密Bi2Te3/SiO2/Si（红色空心菱形）杂化材料的总平面热导率和来自于偶极子效应（蓝色空心圆圈）和晶格热导率的贡献（e）对应的品质因数，计算的ZT误差棒约为20%，由Seeback系数（~3%）、电导率（~5%）和热导率（~10%）的测量不确定度所检测（f）与之前所报告的典型的柔性热电材料、块体Bi2Te3、Bi2Te3/CNT和该Bi2Te3-SWCNT杂化材料在室温下的热电ZT的比较，并给出这些热电材料的总热导率图五Bi2Te3-SWCNT杂化材料和MD模拟的柔性弯曲测试（a）对于厚度为600nm（000/）织构（蓝色实心圆圈）、无（000/）织构（绿色实心菱形）Bi2Te3-SWCNT杂化材料和在聚酰亚胺衬底上（红色实心正方形）的致密Bi2Te3薄膜的相对电阻与弯曲半径之间的函数关系，R和R0分别是杂化材料在弯曲变形状态和初始平面状态的电阻，插图是（000/）织构杂化材料和Bi2Te3/聚酰亚胺样品的循环弯曲测试结果，误差棒为10%，该数值是从R（~5%）和R0（~5%）的测量不确定性中所确定的（b、c）无支撑（000/）织构Bi2Te3-SWCNT杂化材料的横截面SEM图像（d、e）在（000/）方向上的三个相邻Bi2Te3纳米晶体的弯曲柔性的MD模拟所用的结构模型，晶界倾斜角度不同，（d）是低角度：5°，（e）是高角度：30°，弯曲变形的模型投影在y-z平面，其对应的原子位移沿着y轴【小结】在该研究中，作者开发了一种制备高性能柔性热电材料的策略，即以SWCNT网作为支架来引导层状结构的热电半导体纳米晶的沉积和生长以形成具有高度有序微结构的杂化材料。

【引言】随着柔性电子器件的发展以及对可持续和多用途能源需求的不断增长，力保柔性电子器件由于可以直接将废旧的热能转换为有用的电能，力保因此已经引起各国研究人员的极大关注。无机硫属化合物（如Bi2Te3）是一种传统的热电材料，供中更其可在宽的运行温度下实现最优异的性能，供中更但这种材料的脆性和刚性限制了它们在柔性热电领域的应用。因此，发挥设计和制备具有优异综合性能的柔性热电材料仍然是一个巨大的挑战。

Bi2Te3-SWCNT材料优异的柔性与热电性能主要来源于晶体取向、山东界面和纳米孔结构，该研究结果为设计和制备高性能柔性热电材料提供了新的思路。与传统的脆性和刚性热电器件相比，让新柔性电子器件具有一些无可替代的优点。

文献连接：电作用Flexiblelayer-structuredBi2Te3thermoelectriconacarbonnanotubescaffold（NatureMaterials,2018,DOI:10.1038/s41563-018-0217-z）本文由材料人编辑部计算材料组杜成江编译供稿，电作用材料牛整理编辑。

【成果简介】近日，力保中科院金属所邰凯平研究员、力保刘畅研究员和中科院近代物理所高宁研究员（共同通讯作者）等人合作利用磁控溅射技术在CNT支架上组装层状结构的Bi2Te3用于制造柔性热电器件。研究团队利用球差和色差矫正来保证足够的对比度和分辨率，供中更并加以电子能量损失能谱和DFT计算的辅助，供中更发现锂原子在双层石墨烯片层中间形成多层致密结构，使得锂储存容量远超LiC6结构。

发挥这一成果展示了二维材料在基于操控激子的器件中的应用前景。除此之外，山东还报道了一种天然范德华材料α-MoO3的极化子传播现象：山东1.二维金属的铁电反转研究方向：物理特性铁电体是一类重要的极性材料，其极化方向在外加电场作用下可以发生反转。

文献链接：让新Extremelyefficientterahertzhigh-harmonicgenerationingraphenebyhotDiracfermions (Nature 561,507–511)3.石墨烯片层间超密锂储存研究方向：让新储能应用，表征技术碳材料是锂离子可逆电池的主体材料，锂离子在这些碳材料上的排列方式却难以观测。文献链接：电作用Electricallycontrolledwaterpermeationthroughgrapheneoxidemembranes (Nature 559,236–240)2.石墨烯上由迪拉克费米子产生的高效太赫兹高次谐波研究方向：电作用物理特性石墨烯被多次预测认为可以产生光谐波，并在太赫兹技术上发挥关键作用。