近日，西北工业大学凝固技术国家重点实验室李双明教授团队在中高温p型柔性方钴矿薄膜热电材料研究方面取得突破性进展。成功开发出方钴矿靶材到薄膜合成的技术路线，获得了可用于中高温弯曲热表面余热管理的柔性热电薄膜，表现出良好的温差发电性能,有重要的实用价值。研究成果以“High-performance flexible p-type Ce-filled Fe₃CoSb₁₂skutterudite thin film for medium-to-high-temperature applications”为题发表在高水平学术期刊——Nature Communications（《自然·通讯》）上。

柔性热电薄膜由于质量轻，灵活性高，可穿戴等优点被广泛关注，目前人体可穿戴的室温热电薄膜获得了较为广泛的研究，中高温热电薄膜虽然有望用于工业产品的热管理和健康检测，但由于常见热电材料高温易挥发性、柔性衬底不耐高温等问题限制了其应用。方钴矿基CoSb₃热电材料由于具有独特的笼型填充结构，以及无毒、性质稳定的特点，是中高温区（500K~800K）极具应用潜力的热电材料之一。本工作首先通过凝固技术进行方钴矿物相调控，在TGZM效应（温度梯度区域熔炼）下生长出双相的Ce/Fe共掺杂方钴矿靶材，为提升薄膜电性能做保证，然后采用脉冲激光沉积（PLD）方法实现微纳结构p型方钴矿薄膜生长，以降低热性能。在此基础上，选择耐高温的柔性聚酰亚胺作为薄膜衬底，在实现热电性能提升的同时获得了较高柔性，对该热电薄膜的光热-电探测性能表征，发现具有优异的高温探测效果；利用该柔性薄膜集成的柔性热电器件在中高温区显示出较高的输出能力。

(a)(b)(c)能带结构.(d)柔性薄膜测试温度对比.(e)薄膜柔性测试.(f)柔性器件的输出能力.

西北工业大学凝固技术国家重点实验室钟宏副教授和李双明教授为通讯作者，马晓副研究员和物理科学与技术学院王建元教授共同参与该工作的研究。该研究工作得到了国家自然科学基金以及凝固技术国家重点实验室的经费支持。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48677-4

（审核：禹亮）