近日，哈工大深圳校区前沿学部材料科学与工程学院张倩教授、毛俊教授团队在塑性Mg3(Sb, Bi)2热电材料研究方向取得新进展，实现热电性能与力学性能的协同调控。该研究成果以“Leveraging room-temperature plastic deformation for tailoring inorganic thermoelectrics”为题，在PNAS发表。

　　热电材料可以实现热能与电能的直接相互转换，在热能发电和固态制冷等领域具有重要应用前景。然而，传统无机热电材料大多属于共价半导体，普遍存在明显脆性和可加工性差等问题，制约了器件制备与服役可靠性。Mg3(Sb, Bi)2兼具优异热电性能和室温塑性，是突破传统脆性半导体瓶颈的理想体系。但塑性变形会引入位错、孪晶等多种晶体缺陷，各类缺陷如何影响电子和声子输运是塑性热电材料研究中一个有待厘清的关键问题。针对上述关键科学问题，研究团队选取Mg3.2Sb1.5Bi0.49Te0.01、Mg3.2Sb0.49Bi1.5Te0.01两种典型样品开展相关研究。以Mg3.2Sb1.5Bi0.49Te0.01为例，通过对材料施加0%至15%的室温压缩应变，研究发现塑性变形会显著提升材料内部的位错密度与孪晶比例。随应变量增加，材料近室温区间电阻率和Seebeck系数显著提升，最终近室温功率因子明显下降。

　　团队提出通过室温塑性形变技术引入缺陷，并结合退火处理选择性降低位错密度、保留变形孪晶，一方面厘清了位错和孪晶对载流子输运的不同作用，另一方面在热电性能基本恢复至初始水平的同时，显著提升Mg3(Sb, Bi)2材料的强度与硬度。

图1.变形后Mg3(Sb, Bi)2材料中孪晶与位错的微观结构表征。

（A-C）变形孪晶的形貌、界面结构和晶体学取向关系；

（D-F）不同衍射条件下的位错成像及消光分析。

　　哈工大深圳校区为论文第一完成单位。哈工大深圳校区博士研究生张天宇、硕士研究生徐耀为论文共同第一作者，张倩教授、毛俊教授为论文共同通讯作者。该研究得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金面上项目等项目支持。

　　论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2608400123