近日，湖北大学微电子学院沈孟副教授、陈勇教授及材料科学与工程学院张清风教授与新加坡A*STAR（科学技术研究局）材料研究与工程研究所姚奎首席科学家合作，在国际重要学术期刊Nature Communications上发表题为“Thermoelectric coupling effect in BNT-BZT-xGaN pyroelectric ceramics for low-grade temperature-driven energy harvesting”的研究论文。湖北大学为第一通讯单位，沈孟副教授为论文第一作者，沈孟副教授、陈勇教授、张清风教授及姚奎首席科学家为通讯作者。

图1. BNT-BZT-0.1wt% GaN热释电能量收集系统示意图

传统化石能源的日益短缺，迫切需要拓展新能源技术以实现社会与经济的可持续发展。以铁电材料为核心的热释电能量收集器是新能源领域的前沿技术，有望将环境中的废热能转化为电能，供可穿戴电子设备和无线传感网络等小型电子设备使用，实现能源的可循环利用。如图1所示，本研究设计了一种由无铅BNT-BZT热释电基体和高导热率GaN作为掺杂剂的BNT-BZT-xGaN热释电陶瓷，以揭示掺杂的高导热率GaN提高热释电能量收集密度的机制，并获得了绿色环保的高性能热释电能量收集器。对x= 0.1 wt%的BNT-BZT-xGaN和BNT-BZT的理论分析表明：GaN的引入促进了Ga与Ti，O原子之间的谐振，这不仅增强了晶格热传导，还有利于TiO₆八面体的振动，从而同时提升了BNT-BZT-xGaN陶瓷的热导率和热电系数，实现了电热耦合增强BNT-BZT-xGaN热释电能量收集密度，为热释电能量收集器的应用提供一种思路。

沈孟副教授、陈勇教授、张清风教授一直从事铁电基能量收集和储存方面的研究。近三年来以湖北大学为第一通讯单位在Nat. Commun.、Acta Mater.、J. Materiomics、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A及J. Eur. Ceram. Soc.等国际权威期刊发表SCI论文30余篇。该工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金及微纳电子材料与器件湖北省重点实验室开放基金等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-43692-3

（审稿：游龙）