日前，西南大學(xué)、華中科技大學(xué)及重慶大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)協(xié)同攻關(guān)，在面向微型熱電發(fā)電機(jī)的新材料研發(fā)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)采用“高熵雞尾酒策略”，成功制備出基于FeCoNi-Pt磁性中熵合金薄膜的微型熱電發(fā)電機(jī)，其比功率發(fā)電容量達(dá)到約5000μW cm^-2 K^-2，較此前報(bào)道的最高值提升超過(guò)一個(gè)數(shù)量級(jí)。相關(guān)成果以《通過(guò)高熵雞尾酒策略成功構(gòu)筑巨比功率發(fā)電容量的微型熱電發(fā)電機(jī)》（Giant Specific Power Generation Capacity of Micro-Thermoelectric Generators Enabled by High-Entropy Cocktail Strategy）為題發(fā)表于材料科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算相結(jié)合，驗(yàn)證了“高熵雞尾酒策略” 提升比功率發(fā)電容量的有效性。通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化FeCoNi-Pt磁性薄膜組分和厚度，在納米尺度下同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高反常能斯特系數(shù)（>1.4μV K^-1）與低電阻率（< 85 μΩ cm），從而獲得了創(chuàng)紀(jì)錄的比功率發(fā)電容量值。深入的物理機(jī)制解析表明，該協(xié)同優(yōu)化得益于中高熵合金中獨(dú)特的“雞尾酒效應(yīng)”，即通過(guò)多種主元元素協(xié)同調(diào)控材料的電子能帶結(jié)構(gòu)，顯著增強(qiáng)了費(fèi)米能級(jí)附近的能帶展寬、態(tài)密度和貝里曲率。這使得材料的載流子平均自由程調(diào)控至約3nm，同時(shí)載流子濃度高達(dá)約10²³ cm^-3，反常能斯特電導(dǎo)率優(yōu)于1.7 A m^-1 K^-1。即使薄膜厚度僅為數(shù)納米，材料仍保持優(yōu)異的導(dǎo)電與熱電性能。此外，該材料體系與現(xiàn)有硅基CMOS和MEMS工藝兼容，展現(xiàn)出良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

這項(xiàng)工作為發(fā)展高性能、可集成的微能源熱電轉(zhuǎn)換器件提供了新思路和候選材料。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步探索該類(lèi)磁性中高熵合金在微能源收集、自供電傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，推動(dòng)其走向?qū)嵱没c系統(tǒng)集成。

學(xué)校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院為論文第一署名單位。論文的最后通訊作者為物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院盧玉明副教授，共同通訊作者還包括學(xué)校材料與能源學(xué)院王中長(zhǎng)教授、重慶大學(xué)量子材料與器件研究中心孫陽(yáng)教授以及華中科技大學(xué)物理學(xué)院張佳教授。研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、重慶市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202520782