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第一作者：Jun Mao

通訊作者：Zhifeng Ren，Gang Chen

通訊單位：休斯頓大學、MIT

考慮到這個熱門領域在國內似乎并不熱門，所以在此先給小白簡單普及一下熱電材料的一些基本概念，大牛可直接忽略。

1.熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉換的功能材料。

2.塞貝克效應（Seebeck effect）：熱電材料通過熱能可以發電。

3.帕爾貼效應（Peltier effect）：熱電材料通過電能可以發熱或制冷

4.ZT值（thermoelectric figure of merit，又叫熱電優值）：Z是材料的熱電系數（單位是/k），T是熱力學溫度。ZT值越高，熱電性能越好。

可以說，熱電材料是不折不扣的黑科技，廢熱發電，太空宇航器發電，都是熱電材料的獨門絕技，甚至會成為今后能源技術戰略制高點的關鍵技術。雖然如此，熱電材料在國內似乎還沒有引起足夠的重視，大家一談到能源，就只會想到鋰電池，鈣鈦礦電池之類的。有鑒于此，納米人專門為大家組建了熱電材料學術QQ交流群（QQ群號碼：699166559），歡迎大家加入。

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好了，言歸正傳。由于熱電材料具有大的珀爾帖效應(Peltier effect)，其在固態冷卻領域早已被人盯上。幾十年來，碲化鉍（Bi₂Te₃）基合金一直是最先進的室溫材料。然而，由于需要大量昂貴的碲，成本成為了限制熱電冷卻裝置更廣泛使用的關鍵因素之一。

近日，休斯頓大學的任志鋒和MIT的美國工程院院士陳剛團隊合作，發展了一種新型的熱電制冷新技術，有望打破熱電制冷領域商業化Bi₂Te₃材料幾十年以來的霸主地位。這是熱電材料今年第二篇Science，也是陳剛院士今年第二篇Science。

研究人員報道了一種n型鎂鉍（Mg₃Bi₂）材料，350 K時其ZT約0.9，與商業碲化鉍（Bi₂Te_3-xSe_x）ZT值相當，但便宜得多。由該材料和p型碲化鉍（Bi_0.5Sb_1.5Te₃）制成的冷卻裝置在350 K的熱側溫度下產生了大約91 K的溫差。

總之，這種更廉價的n型Mg₃Bi₂基熱電材料有望推動熱電冷卻更廣泛的商業應用。

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參考文獻：

JunMao et al. High thermoelectric cooling performance of n-type Mg₃Bi₂-basedmaterials. Science 2019, 365, 495-498.

https://science.sciencemag.org/content/365/6452/495