2026年5月4日，深圳大学材料学院张朝华副教授联合德国亚琛工业大学余愿博士、德国马普所张思源博士团队，在Cell press旗舰期刊Joule（《焦耳》，影响因子35.4）发表题为“Grain boundary complexions stabilize Mg3Sb2-based thermoelectric devices with superior performance”的研究论文。深圳大学材料学院已毕业硕士生耿杨和马普所王振宇博士为共同第一作者，共同通讯作者有余愿、张思源、张朝华（Lead Contact），深圳大学为论文第一完成单位。
热电材料能够实现热能和电能的直接相互转换，在固态制冷和废热回收领域具有广阔的应用前景，并具有便携、无噪音、可靠性强和环保等优点。N型Mg3Sb2基热电材料是近些年热电领域的研究热点，具备低成本、高性能的优势。然而，由于组成元素Mg的化学性质活泼且易挥发，Mg3Sb2基热电材料与器件面临严重的热稳定性问题，制约了其大规模产业化。
为了解决这一热稳定性问题，本研究将团队前期发展的晶界复杂体（Grain boundary complexions）调控策略（Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203361）应用于Mg3Sb2基热电材料体系，利用Ga偏析形成的晶界复杂体，显著提升了Mg3Sb2基热电材料与器件的热稳定性。这些Ga偏析诱导的晶界复杂体如同“原子锁”，有效抑制了晶界处Mg空位的形成，同时阻碍Mg沿晶界这一快速扩散通道向外扩散，并防止其与环境中的残余气体反应，从而显著提升了Mg3Sb2基热电材料的热稳定性。获制备的单臂热电器件在423 K温差下连续测试7天，保持12.5%±0.6%的能量转换效率，同时展现出优异的高效率与卓越的耐久性。这一晶界工程为抑制热驱动的原子扩散与反应、解决热电材料及其他Mg基合金的热稳定性问题开辟了新路径。围绕Mg3Sb2基热电材料的热稳定性问题，研究团队还提出了基于多重Mg补偿工艺的熔炼-烧结方法（Small 2023, 19, 2303840）以及基于MgB2添加的晶界调控方法（Small 2024, 20, 2305670）。
本工作得到了广东省基础与应用基础研究基金的支持。全文链接为：https://doi.org/10.1016/j.joule.2026.102443
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