熱電材料工程的案例
.: 載流子調諧/聲子工程協同效應助力材料高熱電性能
【引言】
Bi-Te基材料在近室溫熱電領域中應用廣泛，其具有較低的帶隙。但在高溫下，其雙極效應顯著增加，進而降低塞貝克系數(S)并導致較小的ZT值。為了降低雙極效應，需要對塊體材料進行載流子調制，可通過摻雜或引入載流子濾波效應來實現。載流子濾波效應是指低能電荷載流子的選擇性濾波和增加主載流子的平均能量，使得載流子濃度相同的情況下塞貝克系數更高。盡管載流子濾波能在寬溫程內有效增強塞貝克系數，但是在界面處選擇最優材料以獲得理想的載流子濾波以及確保納米級(<50nm)過濾位點在本體內的良好分散的制造工藝仍具有一定挑戰。此外，降低雙極效應的另一種方法是增加載流子濃度，可通過摻雜Cu或Pb來實現。
【成果簡介】
近日，韓國陶瓷工程與技術研究所Weon Ho Shin研究員和首爾市立大學Sang-il Kim教授(共同通訊作者)等采用熔融紡絲(MS)和放電等離子體燒結(SPS)工藝制備了Cu摻雜Bi-Te基材料，研究了其增強熱電性能，并在Acta Mater.上發表了題為“High Thermoelectric Performance of Melt-spun CuxBi0.5Sb1.5Te3 by Synergetic Effect of Carrier Tuning and Phonon Engineering”的研究論文。研究發現，改變摻雜量可以調節熱電性能的溫度依賴性，其中最大ZT溫度可以從室溫升至450K。2% Cu摻雜的Bi0.5Sb1.5Te3在400K時達到最高ZT值1.34，應歸因于功率因子的增強和晶格熱導率的降低。
展開 基于Cu12Sb4S13四面體的熱電納米復合材料及其熱電性能增強
盡管CAS具有超低的晶格熱導率，但由于其相對較低的功率因數(S2σ)，其TE性能仍然低于其他高性能TE材料。功率因數依賴于材料結構。因此，通過引入納米級結構可優化電傳輸性能，從而將簡單的制造過程結合到基底中，同時保持低導熱性，能夠進一步實現CAS可調的TE性能。雖然引入納米結構是提高材料熱電性能的有效方法之一，但其在CAS四面體中尚未得到應用。
【成果簡介】
近日，清華大學李敬鋒教授(通訊作者)等采用機械合金化(MA)和放電等離子燒結(SPS)相結合的簡便方法合成了Nb2O5納米顆粒分散的Cu11.5Ni0.5Sb4S13-δ復合材料，并在Nano Energy上發表了題為“Enhanced performance of thermoelectric nanocomposites based onCu12Sb4S13 tetrahedrite”的研究論文。通過重復的MA和SPS工藝得到的細粒納米結構提高了整個溫度范圍內的電導率和功率因數。由于強烈的低中頻聲子散射，均勻分布的Nb2O5納米顆粒和納米孔將晶格熱導率有效降低至0.6 W·m-1·K-1。少量的Nb2O5添加(0.3 vol %)使得723K時ZT值高達1.2，與基底樣品相比增加~50%。上述納米復合材料還具有高平均ZT值、熱電轉換效率和斷裂韌性。
【圖文簡介】
圖1 CNAS-0.3NPs復合材料與其他熱電材料的性能比較
CNAS-0.3NPs復合材料與其他熱電材料的性能比較。
展開 上海光機所等在新型熱電材料取得進展！
近期，中國科學院上海光學精密機械研究所與山東大學、常州大學及上海大學等單位的熱電材料研究小組合作，在合成超低熱導率的新材料方面取得新進展。研究人員利用陰陽離子協同剪裁，將籠式化合物與銻化物的結構基元進行組合，打破傳統籠式化合物的固有結構與比例，獲得具有“電子晶體-聲子玻璃”特性的新型類籠式化合物Ba23M10Ge10Sb25δ(M = Ga, In)。這一新體系的發現為新型熱電材料的定向設計提供重要依據。
熱電材料性能評價指標為熱電優值ZT，ZT由Seebeck系數、電導率和熱導率決定。但是三個參數之間相互耦合，難以實現獨立調控。而本征熱導率低的材料具有明顯的優勢，給性能優化提供了先天條件，成為熱電材料研究的熱點。該課題組通過將籠合物與銻化物結合，利用籠狀框架中的“振子”Ba2+產生低頻振動，銻原子產生非簡諧振動，有效降低晶格熱導率。獲得的新化合物Ba23Ga10Ge10Sb25具有類似玻璃的導熱特性，在323K下的晶格熱導率為0.2W﹒m-1﹒K-1，僅為經典籠式化合物Ba8Ga16Ge30的1/4。
基于此類材料晶格熱導率低的優勢，通過調控載流子濃度，有望獲得有實際應用價值的高溫發電材料。該研究成果已被Chemistry of Materials[DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b01441]在線發表。該研究獲得國家自然科學基金(No.11535010)、中科院創新交叉團隊等的資助。
展開 基于ABAQUS熱電耦合模塊模擬復合材料雷擊 ￥48
模型描述：
本例所選模型為100mm×100mm的碳纖維增強樹脂基復合材料層合板，總厚度為8mm（單層厚度0.25mm），共32層。層合板最頂層（即施加雷擊載荷層）材料方向設置為45°，其余層均為0°。
結果展示：詳細教程、源文件（inp/odb）及結果文件（odb）見收費內容。
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一種用于可穿戴和個人熱管理的柔性熱電材料
來源 | Energy Conversion and Management
原文 | https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117017
01
背景介紹
熱電器件(TEDs)因其能直接將熱轉化為電，以及易于調節的主動冷卻能力而引起了人們的極大興趣。近年來，可穿戴電子技術的快速發展擴大了TEDs的可能應用范圍。一個方向是為小型可穿戴設備的不間斷供電收集身體熱量，因此TEDs可以作為可穿戴綠色電源。另一個方向是對人體進行降溫，使皮膚保持舒適狀態。相對于傳統的集中空調系統，只需少量的人員就會消耗幾千瓦的功率，個性化熱管理的TEDs對于不同的個體來說，在功耗和舒適度調節方面更加高效。在此背景下，設備的靈活性和對人體皮膚的順應性具有重要意義。通常，有不同的策略來獲得TEDs的靈活性。一種是利用內在柔性熱電(TE)材料來制造f- TEDs。雖然它們具有優越的內在柔韌性，但由于柔性TE材料的熱電性能較低，使得它們無法通過收集人體熱量來驅動可穿戴設備。另一種方法是通過蛇形金屬線、銀納米線或液態金屬等柔性電極連接高熱電性能材料和TE材料，然后用柔性彈性體封裝。雖然這些工作已經實現了相當大的可以驅動可穿戴設備的身體熱發電，但大多數還沒有實現對人體等任意幾何形狀的有效主動冷卻。因此，開發一種能夠同時實現高性能的身體熱發電和主動冷卻的可穿戴TED對于個人熱管理具有重要意義。
02
成果掠影
柔性熱電器件(f- TEDs)可實現熱與電的直接能量轉換，在可穿戴柔性材料和個人熱管理方面具有廣闊的應用前景。
展開 熱電—從高通量材料發現到先進器件的發展歷史
來源 | Small
01
背景介紹
自19世紀塞貝克、珀爾蒂埃和湯姆森效應發現以來，熱電材料因其在建設節能世界方面的巨大價值而引起了科學家和工程師的興趣。TE材料可以通過溫度產生電能梯度，反之亦然。雖然全球三分之二的能源消耗被浪費為熱量，但通過收集廢熱，TE設備(TEDs)可以成為提高能源效率的潛在解決方案。TEDs不需要活動部件或對環境有害的工作流體，這可以提供可擴展且環保的發電和冷卻解決方案。對這一領域日益增長的興趣和研究投資使ted在空間和其他偏遠地區的發電，汽車和工業廢熱回收以及固態溫度控制器(如汽車氣候控制，小型便攜式冷卻器，微電子熱管理等)中的廣泛應用成為可能，旨在取代基于蒸汽壓縮的機械冰箱。TED需要將n型和p型半導體材料電串聯、熱并聯連接。根據應用的不同，TED可以分為兩種主要類型——發電(TEG)設備和冷卻(TEC)設備。
02
成果掠影
近日，美國諾特丹大學Yanliang Zhang綜述了熱電材料和器件的新進展。熱電材料可以將廢熱轉化為電能或充當固態珀耳帖冷卻器，正在成為解決全球能源短缺和環境可持續性的關鍵技術。然而，發現具有高熱電轉換效率的材料是一個復雜而緩慢的過程。高通量材料發現這一新興領域顯示出其加速開發高效率和低成本新型熱電材料的潛力。高通量材料加工和表征技術與機器學習算法的協同集成可以形成一個有效的閉環過程，以生成和分析廣泛的數據集，以發現具有前所未有性能的新型熱電材料。同時，先進制造方法的最新發展為實現可擴展、低成本和節能的熱電器件制造提供了令人興奮的機會。本文綜述了利用高通量方法發現熱電材料的最新進展，包括加工、表征和篩選。
展開 立方相MnGeTe2——一種新型的熱電材料
具有立方結構的IV族碲化物半導體(PbTe和SnTe)已經引領了熱電領域的諸多革新。近年來， 非立方相化合物GeTe與MnTe也表現出很好的熱電前景。
同濟大學材料科學與工程學院裴艷中課題組在Science China Materials上發表文章，介紹了一種新型高效非立方相熱電材料MnGeTe2。
MnGeTe2是GeTe與MnTe的衍生化合物。本征態MnGeTe2因單質鍺的析出而存在高濃度的陽離子空位， 載流子濃度高達~3.6×1021cm?3，遠高于熱電應用所需，通過Bi的摻雜可使得載流子顯著降低(室溫下MnGe0.9Bi0.1Te2載流子約為~9×1020cm?3)。
圖1 室溫下MnGeTe2的結構
在這樣大的載流子濃度范圍內，一方面可以基于聲學聲子散射機制下的單拋物帶模型，實現對載流子輸運性質進行全面的評估; 另一方面還可以實現熱電功率因子的優化。此外，由于材料中存在高度無序的陽離子和陽離子空位，可在測試溫度范圍內獲得1.2 W m?1 K?1甚至更低的晶格熱導率。
當載流子濃度達到優化值~9×1020 cm?3時，在850 K各向同性的立方相下可獲得接近1.0的zT值以及高于200 HV的維氏硬度值，進一步證實MnGeTe2是一個很有前景的熱電材料。
Promising cubic MnGeTe2 thermoelectrics
周斌強, 李文, 王曉, 李娟, 鄭良濤, 高博, 張馨月, 裴艷中
Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9328-5
展開 研究 \\ 超細晶和納米多孔材料的高效熱電制冷性能
來源 | Materials Today
01
背景介紹
熱電( TE )技術作為一種綠色的工程解決方案，在小規模制冷和余熱回收方面越來越受到關注。在實際應用中，固態冷卻是其主導應用，由于具有高可靠性和緊湊性、無噪音運行、精確控溫等優點，已經具有成熟的商用市場。除了邊界或界面，孔隙率是另一種有效的策略，有望干擾聲子輸運以提高ZT。根據有效介質理論，導熱系數隨孔隙率的增加幾乎呈線性減小。如果電輸運受到的影響較小，則可以凈增加功率因子與熱導率的比值PF / κ，從而獲得增強的ZT，這已經在BiSbTe、SnTe和方鈷礦中實現。然而，納米級孔隙對熱電性能的作用目前仍存在爭議，因為在某些情況下，電導率的降低速率比熱導率的降低速率快得多，這將導致ZT惡化。這種明顯的反差可能與孔隙的大小和分布以及材料的本征性質有關。
02
成果掠影
納米晶粒和孔隙作為兩種常見的微結構缺陷，能夠阻礙聲子的傳輸。然而，迄今為止，納米晶粒在高溫下的穩定性以及多孔性在提高熱電優值ZT方面的可行性仍是熱電領域關注的問題。近日，哈工大材料學院隋解和教授、劉紫航教授和西安交通大學、中科院物理研究所組成的研究團隊首次利用超細晶和多孔結構的鎂銀銻（MgAgSb）基熱電材料制備了高性能熱電制冷器件，在α-MgAgSb中設計的主要由納米晶區域內的超細晶粒和隨機分布的孔隙組成的微結構，在300?K時，產生了超低的晶格熱導率0.46?W/mK，突破了估計最小值的限制，為熱電制冷性能優化提供了新思路。
展開 上海大學：熱電材料性能調控方面重要進展！
間隙Cu原子的動態摻雜效應和多尺度聲子散射的協同效應，使得Cu摻雜n型PbSe的熱電性能大幅度提高，最終得到了高達1.45的熱電優值。
該研究不僅深入揭示了動態摻雜對材料電熱輸運性能調控的微觀機理，同時還證明了“動態原子”可作為優化熱電材料性能的有效手段。該工作由上海大學駱軍教授、張繼業副研究員、楊炯教授和南方科技大學張文清教授等共同完成，上海大學為第一單位，材料學院博士生游理為第一作者，相關研究結果發表在Energy & Environmental Science2018,11, 1848-1858（影響因子30.067）。該工作得到國家自然科學基金重點項目、面上項目和上海市科委研發平臺專項等課題的資助。
論文鏈接：http://pubs.rsc.org/is/content/articlelanding/2018/ee/c8ee00418h#!divAbstract
來源：材料科學與工程
展開 中科院金屬所Nature Materials：高性能柔性層狀結構的熱電材料
與傳統的脆性和剛性熱電器件相比，柔性電子器件具有一些無可替代的優點。要獲得熱源表面和任意形狀之間的緊密接觸，良好的柔性是必不可少的；無支撐薄膜熱電材料由于可以容易地轉移到任何襯底上，通過減少熱能損失而顯著提高效率，通常是獲得最優器件配置的首選材料。
無機硫屬化合物（如Bi2Te3）是一種傳統的熱電材料，其可在寬的運行溫度下實現最優異的性能，但這種材料的脆性和剛性限制了它們在柔性熱電領域的應用。聚合物熱電材料雖然具有柔性好、重量輕以及易加工等優點，但由于其熱穩定性差、效率低以及接觸電阻高等缺點，因此嚴重阻礙其在熱電材料中的應用。碳納米管（CNTs）具有獨特的電、熱性能和優異的柔韌性，理論預測和實驗都表明CNTs是一種極具前景的柔性熱電材料。由于CNTs基復合材料中的碳納米管分布不均、弱的界面相互作用、雜質較多以及結構混亂等缺點，因而這種材料的熱電性能遠低于最新的無機硫屬化合物。因此，設計和制備具有優異綜合性能的柔性熱電材料仍然是一個巨大的挑戰。
【成果簡介】
近日，中科院金屬所邰凱平研究員、劉暢研究員和中科院近代物理所高寧研究員（共同通訊作者）等人合作利用磁控濺射技術在CNT支架上組裝層狀結構的Bi2Te3用于制造柔性熱電器件。該材料的功率因數在室溫下為~1600 μWm-1K-2，而在溫度為473 K時下降為1100 μWm-1K-2。其平面晶格熱導率為0.26±0.03 Wm-1K-1，室溫下最高的熱電品質因數可達0.89，這種性能主要來源于一種強的聲子散射效應。Bi2Te3-SWCNT材料優異的柔性與熱電性能主要來源于晶體取向、界面和納米孔結構，該研究結果為設計和制備高性能柔性熱電材料提供了新的思路。
展開 金屬所首次制備出一種新型熱電材料！
熱電材料是一種不需任何外力即可將“熱能”與“電能”相互轉換的“綠色”能源材料，可利用生活、生產中的廢熱發電，或在施加偏壓條件下實現熱量的精準傳輸，被廣泛應用于溫差電池供電、微系統芯片控溫制冷等領域。
傳統的熱電材料為無機共價鍵/離子鍵晶體，例如碲化鉍（Bi2Te3）是目前應用最廣的熱電材料，其周期性層狀結構內為共價鍵/離子鍵連接，而層間為弱范德華力連接，因而具有本征的脆性，不能發生柔性變形。傳統熱電材料在實際應用中無法緊密貼合具有復雜曲率變化的熱源表面（如熱源管道、人體體表等），這種不良熱接觸導致熱量散失和較低的熱電轉化效率；同時也難以適應熱電器件日趨微型化和高度集成化發展的需要。因此，高性能柔性熱電材料的研發已成為該領域研究的重點和難點。
近期，中國科學院金屬研究所研究員邰凱平課題組、劉暢課題組與合作者研制出一種高性能碲化鉍/單壁碳納米管（Bi2Te3/SWCNT）柔性熱電材料。研究人員采用自主設計改進的磁控濺射沉積系統，以具有優異力學和電學性能的自支撐碳納米管三維網絡為骨架，利用亞納米尺度的碳管束溝槽限制擴散和誘導有序形核以及薄膜材料的溫度選擇性晶面生長機理，首次制備出具有高度有序顯微特征的Bi2Te3/SWCNT復合自支撐熱電薄膜材料。
圖1 Bi2Te3-SWCNT復合自支撐熱電薄膜材料生長結構示意圖
該復合材料具有納米孔隙結構，沉積的Bi2Te3納米晶粒緊密附著于碳納米管束表面，且具有高度（000l）面織構，Bi2Te3<-12-10>晶向平行于碳納米管束軸線，相鄰Bi2Te3納米晶粒間為小角度取向傾轉晶界。Bi2Te3（000l）面織構有利于提高載流子面內傳導，小角度晶界能進一步降低其對于傳導載流子的散射作用，納米孔隙結構和Bi2Te3/SWCNT界面等缺陷起到散射聲子降低熱導率的作用。
展開 
立方相MnGeTe2——一種新型的熱電材料
具有立方結構的IV族碲化物半導體(PbTe和SnTe)已經引領了熱電領域的諸多革新。近年來， 非立方相化合物GeTe與MnTe也表現出很好的熱電前景。
同濟大學材料科學與工程學院裴艷中課題組在Science China Materials上發表文章，介紹了一種新型高效非立方相熱電材料MnGeTe2。
MnGeTe2是GeTe與MnTe的衍生化合物。本征態MnGeTe2因單質鍺的析出而存在高濃度的陽離子空位， 載流子濃度高達~3.6×1021cm?3，遠高于熱電應用所需，通過Bi的摻雜可使得載流子顯著降低(室溫下MnGe0.9Bi0.1Te2載流子約為~9×1020cm?3)。
圖1 室溫下MnGeTe2的結構
在這樣大的載流子濃度范圍內，一方面可以基于聲學聲子散射機制下的單拋物帶模型，實現對載流子輸運性質進行全面的評估; 另一方面還可以實現熱電功率因子的優化。此外，由于材料中存在高度無序的陽離子和陽離子空位，可在測試溫度范圍內獲得1.2 W m?1 K?1甚至更低的晶格熱導率。
當載流子濃度達到優化值~9×1020 cm?3時，在850 K各向同性的立方相下可獲得接近1.0的zT值以及高于200 HV的維氏硬度值，進一步證實MnGeTe2是一個很有前景的熱電材料。
Promising cubic MnGeTe2 thermoelectrics
周斌強, 李文, 王曉, 李娟, 鄭良濤, 高博, 張馨月, 裴艷中
Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9328-5
展開 ：SnTe的熵工程——多組元合金化導致超低晶格熱導率和先進熱電
熱電材料可以無需旋轉部件或溫室排放，直接將未開發的浪費的熱量轉化為電能。因此，熱電材料研究在近幾十年來受到了廣泛關注。提供熱電材料性能的方法就像Slack提出的名為“電子-晶體 聲子-玻璃”的雙向策略一致，一方面通過能帶結構工程使電導率、Seebeck系數和載流子熱導率退耦合，得到較高的功率因數；另一方面，通過全方位層次結構抑制晶格熱容。根植于高熵合金的核心效應，熵工程可實現高熵合金能帶結構工程和多尺度層次結構的協同效應。
【成果簡介】
近日，深圳大學的李均欽教授（通訊作者）團隊在Advanced Energy Materials上發表了題為“Entropy Engineering of SnTe: Multi‐Principal‐Element Alloying Leading to Ultralow Lattice Thermal Conductivity and State-of-the-Art Thermoelectric Performance”的文章。增加合金元素的數目，需要補償載流子遷移率，這一直是高熵合金應用于熱電材料領域的挑戰。而此篇文章作者考慮了多組元合金體系，即合金元素少于五種的“低配版”高熵合金。組元并不是等摩爾的，混合熵卻足夠高來引發高熵合金的核心效應。未驗證多組元合金化體系的合理性，作者選擇環境友好的SnTe作為最佳材料樣本，其簡單的fcc巖鹽型結構易于展示多組元合金體系的效力，考慮到高熵合金效應，巖鹽型結構也有利于形成單相高熵合金。
【圖文導讀】
圖1：基于多組元合金（MPEA）的SnTe晶格形變的示意圖。
展開 小盤點：這些國內團隊做出了世界頂級熱電材料研究
現任中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員、高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室主任，國際熱電學會理事會理事，亞洲熱電聯盟主席。陳立東組在國內熱電材料可謂是首屈一指，課題組的研究方向很全面成果也很多，僅2017年就有近30篇高質量文章。先后開發了聲子液體電子晶體材料、類金剛石結構、籠狀化合物、有機熱電材料和有機/無機復合熱電材料、熱電薄膜與微型熱電薄膜器件。課題組研究發現Cu2-δX（X=S, Se，Te）作為一種“聲子液體電子晶體”材料，具有優良的熱電性能，其ZT值最高達1.5-1.7，可與傳統熱電材料相媲美。
另外還提出了一種篩選熱電材料的贗立方結構原理，在此類結構中部分長程有序離子構成立方或者接近立方的框架，為載流子提供優良的輸運通道，而其它部分離子在短程上形成具有不同鍵長、鍵角和排列方式的不規則四面體，可以阻礙熱聲子輸運，這為篩選出新型高性能熱電材料提供了新的思路。
李敬鋒組
李敬鋒1984年畢業于華中科技大學并由政府公派日本留學，分別于88年和91年獲得日本東北大學材料系碩士和博士學位。91年4月至92年2月在日本陶瓷技術公司工作，92年至97年任日本東北大學材料系助理教授，97年3月至02年9月任日本東北大學材料系副教授，期間（98年3～5月）由日本政府派出在美國華盛頓大學機械系做訪問學者，02年2月回國受聘于清華大學材料科學與工程系任教授。李敬鋒組的研究范圍包括高性能熱電材料、壓電陶瓷與器件、MEMS材料技術。通過摻雜Li，Na和K系統研究了SnSe的熱電性質，發現Na的摻雜效果最好， 在800 K時，在1％Na或K摻雜的SnSe中實現了最大ZT為?0.8。張清杰組
作為武漢理工大學的校長，去年張清杰新晉當選中國科學院院士。
展開 在強磁場作用下，新材料顯著提升熱電轉化效率！
在相關論文中，他們報告了一種理論方法，通過這種方法建模的材料效率將提升五倍，產生的能量有望變為兩倍，這是現今最佳的熱電材料。
背景
在環境污染與能源危機日益加劇的背景下，熱電材料為我們節約能源帶來了新希望。說起熱電材料，必須先介紹一種物理現象，也就是“熱電效應”。熱電效應并不是什么新生事物，約兩百多年前，德國科學家 Thomas J. Seebeck 就發現了這種效應。
簡單說，它是指在特殊的熱電材料中，由于溫度差異產生電壓的過程。當材料一端較熱而另一端較冷時，材料中的電子（空穴）就會隨著溫度梯度從高溫區往低溫區移動，從而產生出電流或電荷堆積的現象。
（圖片來源：維基百科）
熱電材料的用途非常廣泛，讓我們大膽想象一下未來：熱電材料制成的自供電的可穿戴設備，將利用人體熱量發電；熱電材料制成的烹飪鍋可以采集炒菜時產生的廢熱，為智能手機充電；熱電材料還可以采集電動汽車發動機的熱量，為電動汽車提供一部分電力；還有，熱電材料也可以應用于飛機，利用機艙內外的溫差，為飛機提供更多的電力；同樣，電廠也可以利用熱電材料，回收利用部分的廢熱用于發電。
（圖片來源：Ashutosh Tiwari/猶他大學）
科學家們正在不斷研究并改善熱電材料，有朝一日這些想象中的方案有望全部變為現實。然而，目前阻礙熱電材料大規模應用的關鍵因素之一就是，熱量轉化為電力的效率太低。
創新
近日，美國麻省理工學院（MIT）的物理學家們找出了一條可以顯著提升熱電勢的途徑。在一篇發表于《科學進展（Science Advances）》雜志的論文中，他們報告了一種理論方法，通過這種方法建模的材料效率將提升五倍，產生的能量有望變為兩倍，它是現今最佳的熱電材料。
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