发现在脆性碲化铋（Bi2Te3）基资猜中经过调制反位缺点诱导构成高密度/多样化的微观结构，完成了资料从脆性至塑性的转化，将塑性热电资料的室温热电优值提升至约1.0，与传统脆性热电资料适当

　　无机非金属资料因其丰厚的结构与功用特性得到了广泛使用，但室温下它们一般表现为脆性，难以像金属相同精准加工、且易忽然开裂构成灾难性失效。近年来，一些具有本征塑性的无机非金属资料接连被发现，不光拓宽了人们对资料的传统认知，并且带来了许多潜在的颠覆性使用，如柔性与可变形电子器材等，相关研讨方向已成为资料范畴的前沿与热门。

　　可是，现在具有本征塑性的块体无机非金属资料首要集合在Ag基半导体、二维资料、Mg基化合物等，资料品种较稀疏、且其物理功能如热电功能仍远低于经典的脆性资料。

　　资料表现为塑性或脆性取决于外力作用下裂纹扩展和塑性变形之间的竞赛。假如施加的应力在资料内部裂纹构成或传达之前被快速弛豫或耗散，资料一般为塑性，反之则为脆性。高密度/多样化的微观结构（如位错、层错、孪晶等）能够轻松又有用弛豫或耗散应力以阻挠裂纹传达。

　　可是，无机非金属资料无法像金属相同在外力作用下自发构成高密度/多样化的微观结构，导致其一般表现为脆性。理论上，当无机非金属资猜中一起存在两种及以上的高浓度本征缺点（如反位缺点、空位和空隙离子）时，缺点间的相互作用、集合和移动可能在资料内部引进高密度/多样化的微结构，从而有望完成资料的塑化。

　　Bi2Te3基资料是室温区域最好的热电资料，在固态制冷、精准控温文局域热办理等方面已完成广泛商业使用。可是，它们一般为脆性，在外力作用下易于开裂。因为Bi和Te邻近的原子半径和电负性，Bi2Te3基资猜中易构成高浓度的本征缺点。

　　特别是当Bi:Te摩尔比达2:3时，反位缺点BiTe和TeBi具有邻近的极低缺点构成能（~0.5 eV），晶格中可一起存在高浓度BiTe和TeBi反位缺点，从而诱导构成高密度/多样化的微观结构来影响资料的力学功能。

　　研讨团队使用温度梯度法制备了化学计量比准确调控的Bi2Te3块体单晶，它能够被曲折成为环状等各种形状而不产生开裂，展现出优异的塑性变形才能。

　　力学功能测验标明，Bi2Te3块体单晶沿面内方向的三点曲折应变量＞20%，紧缩应变量＞80%，拉伸应变量约8%，与已报导的塑性无机非金属资料适当，远高于脆性多晶Bi2Te3资料。透射电镜表征发现Bi2Te3单晶中存在由BiTe和TeBi反位缺点改变而成的高密度/多样化的微结构，如线缺点（位错、涟漪）或面缺点（交织层、超位错）乃至部分晶格畸变等。

　　以交织层和涟漪两种微结构为例，使用分子动力学核算提醒了其对力学功能的影响。在缺点Bi2Te3单晶中，范德华层间存在Bi-Te化学键，且原子剪切应变散布不均匀，标明剪切过程中存在原子的部分位移。层间Bi-Te化学键可当作桥梁衔接近邻的范德华层以强化层间相互作用和按捺层间解理。

　　一起，交织层中的原子构成了Te-Bi-Te-Bi四元环，在剪切过程中可像轮子相同接连翻滚以促进层间滑移。拉伸模仿过程中的应力剖析标明跨层剪切首要产生在交织层和涟漪两种微结构邻近。在交织层邻近存在微裂纹，可是其扩展受到了涟漪的阻止。上述成果证明了高密度/多样化的微观结构是Bi2Te3单晶产生塑化的重要原因。

　　塑性Bi2Te3单晶具有优异才能的热电功能，室温功率因子和热电优值别离到达39.2 μWcm−1K−2和0.86，远高于已报导的塑性热电资料。在10毫米曲折半径下曲折400次后，资料热电功能简直未产生显着的改变。经过固溶Sb调控载流子浓度，可在坚持优异塑性的一起，将室温功率因子和热电优值进一步提升至44.7 μWcm−1K−2和1.05。

　　最终，选取塑性Bi0.8Sb1.2Te3单晶和Ag2Se0.67S0.33别离作为p型和n型热电臂，制备了8对具有Y型结构的柔性热电器材。在19℃的环境和温度下，将该器材佩带于人体，取得的器材最大归一化功率密度为2.0 μWcm-2，远高于根据其他塑性热电资料的器材。

　　该研讨不只开宣布一种新式高功能塑性无机热电资料，还供给了一种将脆性资料改变为塑性资料的有用战略，为脆性无机非金属资料的塑化研讨供给了重要学习。

　　该研讨得到了国家重点研制方案、国家自然科学基金、上海市科委及国科大杭州高级研讨院青苗方案等项目的支撑。

　　图1 具有高密度/多样化微结构的塑性Bi2Te3晶体的（A）三点曲折应力-应变曲线和（B）热电功能

　　图2 塑性Bi2Te3晶体中高密度/多样化微结构的透射电镜图片及(006)晶面的摇晃曲线 具有交织层和涟漪两种微结构的缺点Bi2Te3晶体的分子动力学模仿成果