拓扑结构工程化双半赫斯勒高熵合金的增材制造及其热电性能增强研究

来自某研究团队的研究人员通过增材制造（AM）技术设计拓扑结构工程化的双半赫斯勒高熵合金（TE材料），解决了传统热电材料热导率高、机械性能不足的问题。该研究通过直接墨水书写技术构建多孔结构，使材料表面体积比显著提升，热梯度达≈170 K，功率因子较传统方法提高38.2%，同时压缩强度提升3倍。计算模拟证实多孔结构可延缓热传输而不影响塞贝克系数，为热电性能优化提供了新策略。

　　

这项研究采用增材制造（Additive Manufacturing, AM）中的直接墨水书写技术，成功制备了具有拓扑结构设计的双半赫斯勒高熵合金（double half-Heusler high-entropy alloy），显著提升了材料的热电（Thermoelectric, TE）性能。通过多孔结构设计，材料表面体积比大幅增加，两端热梯度达到≈170 K，在降低热传输的同时保持了优异的电子传导特性。与传统制备方法相比，增材制造结构的功率因子（power factor）提升了38.2%，且多孔架构展现出三倍于常规材料的极限抗压强度。

计算模拟结果与实验数据高度吻合，揭示多孔TE支腿（TE legs）的热传输迟滞效应是性能提升的关键——该结构在不改变塞贝克系数（Seebeck coefficient）的前提下，有效抑制了热传导。这项研究系统阐明了增材制造技术通过孔隙率和拓扑结构优化来调控热电性能的机制，为开发新一代高效能热电材料提供了创新思路。