熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)利用半導體材料的塞貝克（Seebeck）效應和帕爾貼（Peltier）效應實現(xiàn)熱能與電能直接相互轉(zhuǎn)化，在工業(yè)余熱和汽車尾氣廢熱發(fā)電等領(lǐng)域具有重要而廣泛的應用。熱電技術(shù)的能量轉(zhuǎn)換效率主要取決于材料的本征物理特性,，通?？捎梢粋€無量綱的綜合指數(shù)（熱電優(yōu)值ZT）來衡量，取決于材料的Seebeck系數(shù),、電導率,、熱導率和絕對溫度。傳統(tǒng)的高性能熱電能量轉(zhuǎn)換材料為固體晶態(tài)化合物,，研究者在維持晶體中優(yōu)良電輸運性能的同時,，采用多層次結(jié)構(gòu)調(diào)控等手段降低晶格熱導率，獲得高的熱電性能,。近年來,，以skutterudite和clathrate為典型代表的籠狀化合物熱電性能的優(yōu)化，以及通過納米結(jié)構(gòu)降低晶格熱導率提升熱電性能的研究均取得了顯著進展,，其熱電優(yōu)值超過1.5,。然而，晶態(tài)化合物中晶格熱導率的降低受制于結(jié)構(gòu)的長程有序性,，其最低極限（最小晶格熱導率）與完全無序的玻璃態(tài)相當,，限制了熱電性能繼續(xù)優(yōu)化的空間。
　　
　　最近,，中國科學院上海硅酸鹽研究所史迅研究員,、陳立東研究員、張文清研究員,、許鈁鈁研究員與美國加州理工大學G.JeffreySnyder博士,、布魯克文國家實驗室QiangLi教授、密歇根大學CtiradUher教授等合作,，提出在固態(tài)材料中引入具有“液態(tài)”特征的離子來降低熱導率和優(yōu)化熱電性能,，突破晶格熱導率在固態(tài)玻璃或晶態(tài)材料上的限制。他們發(fā)現(xiàn)了一類具有“聲子液體－電子晶體”特征,、完全不同于傳統(tǒng)晶態(tài)熱電化合物的新型熱電材料體系,，拓展了熱電材料的設計理念。
　　
　　研究發(fā)現(xiàn),，在具有高溫反螢石結(jié)構(gòu)的半導體硒化二酮（Cu2-xSe）化合物中,，Se原子可以形成相對穩(wěn)定的面心立方亞晶格網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，而Cu離子則隨機分布在Se亞晶格網(wǎng)絡的間隙位置進行自由遷移,。Se亞晶格提供了良好的電輸運通道,，具有“液態(tài)”特征的可自由遷移Cu離子不但可以強烈散射晶格聲子來降低聲子平均自由程,，而且由于消減了部分晶格振動橫波模式而降低了材料的晶格熱容，突破了晶態(tài)和玻璃態(tài)材料的晶格聲子熱振動與輸運限制,。
　　
　　初步結(jié)果表明,，Cu2-xSe顯示了優(yōu)良的熱電性能，其性能優(yōu)值ZT可超過1.5,，與目前發(fā)現(xiàn)的高性能晶態(tài)熱電材料相當,，并可望通過優(yōu)化摻雜等手段進一步提升。同時,，本項研究工作提出的“聲子液體”概念還可以很好地解釋許多含Cu和Ag離子等半導體材料中發(fā)現(xiàn)的電熱輸運行為及其規(guī)律,，有望引出一類具有“聲子液體－電子晶體”特征的新熱電材料體系，為新熱電化合物的探索以及傳統(tǒng)熱電材料性能的進一步優(yōu)化提供了新的方向和途徑,。
　　
　　相關(guān)研究成果已發(fā)表于《自然—材料學》（NatureMaterials）雜志,，并已申請中國發(fā)明專利。研究成果獲得了審稿人的高度評價,，認為：“本文拓展了已有的"聲子玻璃－電子晶體"概念至"聲子液體－電子晶體",，為熱電材料的研究方向提供了新的可能性；在一個具有簡單化學式,、小晶胞和輕元素構(gòu)成的材料中實現(xiàn)的高熱電性能打破了人們對熱電材料的一些傳統(tǒng)認識,；本文在Cu2-xSe新系統(tǒng)中報道的高性能非常有趣，促使人們更多地思考可能具有比傳統(tǒng)熱電材料更好的新材料的可能性,，這些新材料的發(fā)現(xiàn)將會顯著地推動本研究領(lǐng)域的發(fā)展……,。”
　　
　　研究工作得到了中國科學院百人計劃、國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體和杰出青年科學基金,、國家外專局創(chuàng)新團隊國際合作伙伴計劃,、上海市優(yōu)秀學科帶頭人、上海市浦江人才等的資助和支持,。