我院青年教师李建波博士在Chemical Engineering Journal上发表钙钛矿氧化物热电材料的最新研究成果

近日，我院青年教师李建波博士在钙钛矿氧化物热电材料领域取得新进展，相关成果以“Achieving excellent thermoelectric properties in CaTiO₃-based materials via entropy engineering and recrystallization”为题发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上。（论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161480）

热电材料根据自身的载流子输运特性能够直接将热能和电能进行相互转化，并且具有无噪声、无移动部件、体积小和长寿命等优点，广泛应用于热电偶测温相关领域，并在深空探测、便携式冰箱、恒温水浴槽、工业废热和汽车尾气废热回收等领域也有一定的应用。CaTiO₃钙钛矿氧化物因其低成本、无毒、无污染以及优异的高温稳定性等优点，在热电领域展现出巨大的应用潜力。尽管通过元素重掺杂和引入氧空位等手段，已将其热电优值提升至0.3~0.4，但由于较高的晶格热导率，进一步提升热电性能面临巨大困难。本研究在Nb掺杂CaTiO₃的基础上，通过降低烧结温度，有效减少了Nb析出物的数量和尺寸，使Nb掺杂CaTiO₃的热电性能提升了32%。随后，采用熵工程与再结晶相结合的策略，进一步减少了Nb析出物的数量和尺寸，并使其迁移至晶界，显著降低了晶格热导率。在室温下，晶格热导率接近理论非晶态值1.25 W m^-1K^-1，而在1077 K高温下仍保持在1.80 W m^-1K^-1的低水平。最终，Eu_0.1Ca_0.9Ti_0.8Nb_0.2O₃样品在1077 K时获得了0.42的高ZT值，这是目前所有报道的CaTiO₃基材料中的最高值。该研究表明，熵工程与再结晶等策略可以有效地解耦载流子-声子输运并提高ZT值。

本研究获内蒙古大学“青年英才”项目、国家自然科学基金（52272220）等项目的资助。内蒙古大学青年教师李建波为通讯作者，2022级硕士研究生房冰冰为第一作者，内蒙古大学为第一完成单位。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161480