單晶材料具有優(you) 異的機械穩定性、低光學損耗和優(you) 良的導電性能，在高性能光學和半導體(ti) 工業(ye) 中應用廣泛。如具有優(you) 良熱電性能的SnSe單晶材料，能夠實現熱能與(yu) 電能的相互轉化，在溫差發電和熱電製冷領域有廣闊的應用前景。然而，由於(yu) 傳(chuan) 統的單晶生長方法生長速度慢、製造條件嚴(yan) 格、加工成本高等因素，限製單晶SnSe材料的大規模產(chan) 業(ye) 化應用。

中國科學院工程熱物理研究所儲(chu) 能研發中心聯合新加坡南洋理工大學、美國康奈爾大學和北京航空航天大學等，報道了一種新型的基於(yu) 纖維熱拉法和激光重結晶效應的單晶SnSe熱電纖維製造技術，克服高品質單晶柔性熱電纖維的製備困難，實現纖維單晶材料的大規模生長，為(wei) 研發複雜而高效的熱電單晶纖維及其織物提供了新思路。研究人員表示，未來柔性可穿戴熱電纖維與(yu) 織物可以從(cong) 體(ti) 熱中收集能量，利用人體(ti) 與(yu) 外界環境的溫度差為(wei) 小功率可穿戴電子設備供電;可以用來熱電製冷控溫，維護人體(ti) 溫度的舒適性。

該團隊展示了一種通用可行的基於(yu) 激光熱效應的再結晶方法，可製造從(cong) 微米到納米尺度直徑的超長SnSe單晶纖維。實驗證明SnSe單晶體(ti) ，除常見的Pnma和Cmcm相外，存在穩定的單晶岩鹽Fm-3m相。在862K時, Fm-3m相的單晶SnSe纖維的ZT值高達2，遠大於(yu) 多晶SnSe纖維的ZT值，與(yu) Cmcm相的單晶SnSe相當。研究人員製備了具有高密度p型和n型SnSe微/納米線陣列的單根熱電纖維，實現了纖維內(nei) 柔性熱電器件的PN結構，為(wei) 大麵積、輕質、透氣、高性能的柔性可穿戴熱電織物器件提供了新途徑，展示了單晶熱電纖維織物利用人體(ti) 與(yu) 環境的溫差持續發電的概念性演示。

圖1 基於(yu) 纖維熱拉法和激光重結晶效應的柔性單晶SnSe熱電纖維製造技術

圖2 柔性單晶SnSe熱電纖維性能與(yu) 纖維內(nei) PN熱電材料多核製備

研究工作受到中科院人才計劃和國家自然科學基金“能源有序轉化”基礎科學中心項目的支持，相關(guan) 研究成果近日發表在Advanced Materials上。