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在室溫下，無機非金屬材料通常表現為脆性，難以像金屬一樣精準加工，且易突然斷裂失效。目前，具有本征塑性的塊體無機非金屬材料種類較稀少，且熱電性能遠低于經典的脆性材料。

Bi2Te3基材料是室溫區域最好的熱電材料，但它們通常為脆性。由于Bi和Te相近的原子半徑和電負性，Bi2Te3基材料易形成高濃度的本征缺陷，進而誘導形成高密度/多樣化的微觀結構，影響材料的力學性能。

研究團隊利用溫度梯度法制備了化學計量比精確調控的Bi2Te3塊體單晶，展現出優良的塑性變形能力。透射電鏡表征發現，Bi2Te3單晶中存在由BiTe和TeBi反位缺陷轉變而成的高密度/多樣化微觀結構。研究團隊利用分子動力學計算揭示了其對力學性能的影響，證明這種微觀結構是Bi2Te3單晶發生塑化的重要原因。

研究團隊發現，塑性Bi2Te3單晶具有優異的熱電性能，室溫功率因子和熱電優值遠高于已報道的塑性熱電材料。他們通過固溶Sb調控載流子濃度，在保持優良塑性的同時，進一步提高了室溫功率因子和熱電優值。

最后，研究團隊選取塑性Bi0.8Sb1.2Te3單晶和Ag2Se0.67S0.33，分別作為p型和n型熱電臂，制備了8對具有Y型結構的柔性熱電器件。在19℃的環境溫度下，將該器件佩戴于人體，獲得的器件最大歸一化功率密度為2.0 μW/cm2，遠高于基于其他塑性熱電材料的器件。

該研究不僅開發出一種新型高性能塑性無機熱電材料，還提供了一種將脆性材料轉變為塑性材料的有效策略，為脆性無機非金屬材料的塑化研究提供了重要借鑒。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adr8450