福州科研力量关注前沿：北航赵立东团队突破硒化锡热电材料温区瓶颈，成果登顶《Science》

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据国家自然科学基金委员会官网最新披露，北京航空航天大学赵立东教授团队联合太原科技大学宿力中教授团队，在热电能源材料领域取得关键性突破。相关研究成果——通过固溶调控显著拓宽硒化锡（SnSe）Cmcm相稳定温度区间并实现优异宽温域热电性能，于2025年12月19日正式发表于国际顶级期刊《Science》。值得一提的是，该成果也引发福建高校及福州地区新材料研发机构的广泛关注，为东南沿海热电转换技术产业化提供了新参考路径。

能源是支撑现代社会运行与可持续发展的基石，但当前全球约半数以上的一次能源在使用过程中以废热形式散失。若能高效回收这部分低品位热能并转化为可用电力，将极大提升能源利用效率。热电技术凭借塞贝克效应（温差发电）与珀尔帖效应（主动制冷），已在深空探测电源、高密度芯片散热、工业余热回收等场景展现不可替代价值。其核心性能指标为无量纲热电优值ZT = (S²σ/κ)T：即在特定温度T下，需同时具备高塞贝克系数S（保障电压输出）、高电导率σ（抑制焦耳损耗）与低热导率κ（维持温差）。然而三者相互制约，成为ZT持续提升的主要障碍。

本研究聚焦具有层状低对称结构的硒化锡（SnSe）材料。该材料在约800 K发生Pnma→Cmcm相变，而此前研究多集中于低温Pnma相；高对称Cmcm相的潜力长期未被充分挖掘，尤其面向N型载流子的面外取向晶体及其器件应用仍属空白。团队创新引入高对称立方相PbSe进行大比例固溶，成功将Cmcm相的热稳定性上限大幅延展，并同步提升晶格对称性。一方面，对称性增强有效降低形变势，使态密度有效质量与载流子浓度协同优化，显著改善“3D电荷”输运能力；另一方面，Pb掺杂引入局域应力与键合扰动，强化“2D声子”散射，大幅抑制晶格热导率。最终，在673–923 K宽温区内实现平均ZT ≈ 3.0的突破性表现；所构建的N型SnSe单臂热电器件，在572 K温差下能量转换效率达19.1%，为迄今同类器件最高水平之一。该工作不仅验证了Cmcm相SnSe在温差发电中的巨大应用前景，也为福建乃至全国在新型热电材料设计、半导体器件集成等方向提供了可复用的方法论支撑。

(责编：赵竹青、吕骞)