展现正在脆性碲化铋（Bi2Te3）基质料中通过调造反位缺陷诱导造成高密度/多样化的微观布局，实行了质料从脆性至塑性的转化，将塑性热电质料的室温热电优值提拔至约1.0，与守旧脆性热电质料相当

　　无机非金属质料因其厚实的布局与功效特质取得了普及行使，但室温下它们大凡表示为脆性，难以像金属相似精准加工、且易猝然断裂形成灾难性失效。近年来，极少拥有本征塑性的无机非金属质料不断被展现，不光拓展了人们对证料的守旧认知，并且带来了诸多潜正在的倾覆性行使，如柔性与可变形电子器件等，联系考虑宗旨已成为质料范畴的前沿与热门。

　　然而，目前拥有本征塑性的块体无机非金属质料紧要聚焦正在Ag基半导体、二维质料、Mg基化合物等，质料品种较荒凉、且其物理本能如热电本能仍远低于经典的脆性质料。

　　质料表示为塑性或脆性取决于表力功用下裂纹扩展和塑性变形之间的逐鹿。假设施加的应力正在质料内部裂纹造成或宣传之前被急迅弛豫或耗散，质料大凡为塑性，反之则为脆性。高密度/多样化的微观布局（如位错、层错、孪晶等）能够有用弛豫或耗散应力以障碍裂纹宣传。

　　可是，无机非金属质料无法像金属相似正在表力功用下自愿造成高密度/多样化的微观布局，导致其大凡表示为脆性。表面上，当无机非金属质料中同时存正在两种及以上的高浓度本征缺陷（如反位缺陷、空隙和间隙离子）时，缺陷间的彼此功用、凑集和搬动也许正在质料内部引入高密度/多样化的微布局，进而希望实行质料的塑化。

　　Bi2Te3基质料是室温区域最好的热电质料，正在固态造冷、精准控温和局域热照料等方面已实行普及贸易行使。可是，它们大凡为脆性，正在表力功用下易于开裂。因为Bi和Te邻近的原子半径和电负性，Bi2Te3基质料中易造成高浓度的本征缺陷。

　　万分是当Bi:Te摩尔比达2:3时，反位缺陷BiTe和TeBi拥有邻近的极低缺陷造成能（~0.5 eV），晶格中可同时存正在高浓度BiTe和TeBi反位缺陷，进而诱导造成高密度/多样化的微观布局来影响质料的力学本能。

　　考虑团队诈欺温度梯度法造备了化学计量比正确调控的Bi2Te3块体单晶，它能够被弯曲成为环状等种种体式而不产生开裂，展示出优异的塑性变形才干。

　　力学本能测试阐明，Bi2Te3块体单晶沿面内宗旨的三点弯曲应变量＞20%，压缩应变量＞80%，拉伸应变量约8%，与已报道的塑性无机非金属质料相当，远高于脆性多晶Bi2Te3质料。透射电镜表征展现Bi2Te3单晶中存正在由BiTe和TeBi反位缺陷改造而成的高密度/多样化的微布局，如线缺陷（位错、飘荡）或面缺陷（交织层、超位错）以至局限晶格畸变等。

　　以交织层和飘荡两种微布局为例，诈欺分子动力学筹算揭示了其对力学本能的影响。正在缺陷Bi2Te3单晶中，范德华层间存正在Bi-Te化学键，且原子剪切应变漫衍不服均，阐明剪切经过中存正在原子的局限位移。层间Bi-Te化学键能够举动桥梁邻靠近邻的范德华层以深化层间彼此功用和禁止层间解理。

　　同时，交织层中的原子造成了Te-Bi-Te-Bi四元环，正在剪切经过中可像轮子相似衔接滚动以督促层间滑移。拉伸模仿经过中的应力阐述阐明跨层剪切紧要产生正在交织层和飘荡两种微布局相近。正在交织层相近存正在微裂纹，可是其扩展受到了飘荡的妨害。上述结果证据了高密度/多样化的微观布局是Bi2Te3单晶产生塑化的紧要起因。

　　塑性Bi2Te3单晶拥有优异的热电本能，室温功率因子和热电优值差别抵达39.2 μWcm−1K−2和0.86，远高于已报道的塑性热电质料。正在10毫米弯曲半径下弯曲400次后，质料热电本能简直未产生转折。通过固溶Sb调控载流子浓度，可正在仍旧优异塑性的同时，将室温功率因子和热电优值进一步降低至44.7 μWcm−1K−2和1.05。

　　终末，采取塑性Bi0.8Sb1.2Te3单晶和Ag2Se0.67S0.33差别举动p型和n型热电臂，造备了8对拥有Y型布局的柔性热电器件。正在19℃的情况温度下，将该器件佩带于人体，获取的器件最大归一化功率密度为2.0 μWcm-2，远高于基于其他塑性热电质料的器件。

　　该考虑不光开拓出一种新型高本能塑性无机热电质料，还供应了一种将脆性质料改造为塑性质料的有用计谋，为脆性无机非金属质料的塑化考虑供应了紧要鉴戒。

　　该考虑取得了国度要点研发谋划、国度天然科学基金、上海市科委及国科大杭州上等考虑院青苗谋划等项方针扶帮。

　　图1 拥有高密度/多样化微布局的塑性Bi2Te3晶体的（A）三点弯曲应力-应变弧线和（B）热电本能

　　图2 塑性Bi2Te3晶体中高密度/多样化微布局的透射电镜图片及(006)晶面的扭捏弧线 拥有交织层和飘荡两种微布局的缺陷Bi2Te3晶体的分子动力学模仿结果