近日，哈爾濱工業(yè)大學深圳校區(qū)前沿學部材料科學與工程學院的張倩、毛俊教授團隊在鉍化鎂基熱電器件領域取得重大突破。該團隊成功研制出鉍化鎂基微型熱電制冷器件，實現了在室溫下59.0開爾文（K）的制冷溫差、5.7瓦每平方厘米（W cm?2）的制冷功率密度以及65開爾文每秒（K s?1）的高冷卻速度。

熱電器件通過電能直接實現熱量的定向傳輸，具有無需制冷劑、無機械振動的優(yōu)點。微型熱電制冷器件因其高制冷功率密度和快速響應特性，在電子設備熱管理領域具有重要應用價值。目前，商用微型熱電制冷器件主要基于碲化鉍材料，而鉍化鎂基合金不僅熱電性能優(yōu)異，還具備出色的機械性能和更低的原材料成本。

然而，鉍化鎂基熱電器件的微型化面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是界面接觸電阻帶來的不可逆損耗問題。為解決這一問題，張倩、毛俊教授團隊選用鎂鎳合金（Mg2Ni）作為接觸層材料，通過放電等離子體燒結工藝實現低界面接觸電阻，并通過機械拋光和磁控濺射銅薄膜進一步優(yōu)化結構。最終，團隊構建了鉍化鎂基熱電臂，并將其集成在氮化鋁覆銅陶瓷基板上，制備出高性能的微型熱電制冷器件。

相較此前報道的鉍化鎂基熱電制冷器件，該新型器件在室溫下的制冷功率密度提升了3.5倍，達到5.7瓦每平方厘米（W cm?2），同時實現最大制冷溫差59.0開爾文（K）和峰值制冷速度65開爾文每秒（K s?1）。該器件已成功應用于單片機中央處理器（CPU）的溫度管理，有效降低了其工作溫度。在穩(wěn)定性測試中，該器件歷經270小時、約3000次工作電流循環(huán)后，仍能保持98%的初始制冷性能。

此次研究成果以《用于電子器件熱管理的微型鉍化鎂基熱電制冷器件開發(fā)》為題，發(fā)表于國際知名期刊《自然通訊》(Nature Communications)。深圳校區(qū)為論文第一完成單位，碩士研究生林晨浩為第一作者，博士后馬曉靜為共同第一作者，張倩、毛俊教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省重點研發(fā)項目等多個項目的支持。

這一突破性成果不僅為電子設備熱管理提供了新的解決方案，也為鉍化鎂基材料在熱電領域的應用開辟了廣闊前景。隨著技術的進一步優(yōu)化和推廣，預計將在更多領域發(fā)揮重要作用。