近日，自然指数期刊《Nano Letters》（JCR一区Top，影响因子9.6）在线刊出题为“Multi-scale microstructures and carrier-phonon decoupling in BiCuSeO-CDs composites”（铋铜硒氧-碳点复合材料中的多尺度微结构及载流子与声子解耦）的论文，我校机械工程学院教师雷鹰为通讯作者（我校为第一通讯单位），第一作者为雷鹰教授指导的博士生。
图1 BCPCSO-CDs复合材料中κe（电子热导率）（a）、κ（总热导率）（b）、κlat（晶格热导率）（c）及μw/κlat（加权迁移率/晶格热导率比）（d）的温度依赖性；基于不同声子散射机制的Debye-Callaway模型计算_κlat_与实验值的对比分析（e）；BCPCSO-CDs复合材料的多尺度结构及声子输运机制示意图（f）
由于载流子-声子耦合效应的存在，铋铜硒氧等大多数热电材料通常采取牺牲载流子迁移率和热学性能的策略来提升电学性能。针对这一瓶颈，创新性地引入碳点作为纳米相，成功制备了Bi0.88Ca0.06Pb0.06CuSeO-CDs复合材料，在实现多尺度结构优化的同时有效削弱了载流子-声子耦合。碳点的引入显著提升了电学性能（PFmax =883.99 μW·m⁻¹·K⁻²），并通过多尺度缺陷对不同频率声子的强散射作用，将晶格热导率大幅降低至0.14 W·m⁻¹·K⁻¹。BCPCSO-0.15 wt% CDs复合材料在873 K时获得创纪录的ZT值1.82，较BCPCSO基体提升61.97%，平均ZT值达到1.11。该研究为增强BiCuSeO体系热电材料性能提供了新思路。
图2 BCPCSO-CDs复合材料的ZT值（热电优值）（a）；本研究与其他文献中不同优化策略的BiCuSeO基材料平均ZT值对比（b）
雷鹰，男，博士，教授，博导，主要从事铜基复合材料、热电材料、微波冶金、粉末冶金、碳点制备与应用等研究。先后完成各类科研项目30余项，在国内外期刊发表论文90余篇，授权发明专利20余项，累计培养硕博士生20余人。
（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.5c01160 ）
