塑性热电材料是一种能够在室温或特定条件下表现出优异塑性变形能力和热电性能的材料。在柔性电子、异形热源与废热回收发电等领域有着广阔的应用前景。根据塑性热电材料的组成和特性，可以将其进一步划分。例如根据材料采用的是无机半导体还是有机半导体，可以将塑性热电材料分为无机塑性热电材料和有机塑性热电材料两个类别。其中无机塑性热电材料是目前市场的主流。然而，无机塑性热电材料却存在很大的缺陷，由于无机半导体存在本征脆性，所以相关材料在弯曲和拉伸状态下易发生断裂，变形能力较弱。这也直接影响了无机塑性热电材料的塑性变形能力，限制其使用场景。与之相对的，有机半导体因为存在较好的变形能力，因此更易于塑性变形，但其热电性能又不够理想。简单的说，塑性变形能力与热电性能间的此消彼长，成为了塑性热电材料进一步发展的一个制约因素。好在近年来，塑性热电材料领域取得了多项重要进展，这一问题也慢慢出现转机。一方面，利于塑性变形的无机半导体材料被发现；另一方面分子设计、复合材料等手段也为有机塑性热电材料热电性能提升提供了发展思路。而就在最近哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院研究团队，在塑性热电材料领域取得新突破更进一步推动了该产业的发展。据悉，该校团队发现铋化镁单晶在室温下兼具出色塑性变形能力与优异热电性能。根据哈工大新闻网消息显示，相关团队为了解决无机塑性热电材料的可塑性缺陷，制备了厘米级高品质铋化镁单晶，该材料在室温下表现出优异的塑性变形能力。研究发现，铋化镁单晶在面内方向的压缩应变超过75%，拉伸应变高达100%，这一数值相较传统热电材料高出了一个数量级，甚至超过了部分具有类似晶体结构的金属材料(例如钛、镁、锆、钴和铪)。报告中还提到，铋化镁单晶可以在室温下轻松实现弯折、扭曲等多种类型的塑性形变。并且在保证了出色的塑性变形能力外，室温下还表现出优异的热电性能。碲掺杂的铋化镁(Mg3Bi1.998Te0.002)单晶在面内方向的热电功率因子约为55 μW cm-1 K-2，室温热电优值zT约为0.65。对比不同材料，其综合性能优于目前的塑性半导体材料。关于这种特性出现的原因，研究团队也尝试进行探明。在扫描透射电子显微表征技术帮助下，通过对微观结构进行分析，最终将塑性变形能力的原因，锁定在了铋化镁单晶中的多个滑移系上。此外，研究中还发现，滑移中连续的动态成键过程能够有效地阻止原子面的解理，这同样是材料具备优秀塑性变形能力的主要原因。目前相关的研究论文已发表于权威期刊《自然》(《Nature》)上，相关内容也可以在哈工大新闻网上进行查询浏览。而从长远角度来看，这一成果不仅推动了塑性热电材料领域的发展，也为相关应用领域的进步提供了重要的材料基础。