在“863”計(jì)劃納米專項(xiàng)的資助下，浙江大學(xué)趙新兵教授的課題組經(jīng)過(guò)一年多的探索，采用水熱方法，在100℃以上的密封高壓體系和100℃以下的敞開(kāi)體系中，分別合成了Bi2Te3納米空心管和納米空心囊。不久前在澳大利亞閉幕的第23屆國(guó)際熱電會(huì)議上，趙新兵教授首先報(bào)道了這一新型Bi2Te3納米結(jié)構(gòu)。

　　熱電材料是一種利用固體內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，其性能用“熱電優(yōu)值”Z=a2s/k表征，其中a是溫差電勢(shì)系數(shù)，s是電導(dǎo)率，k是熱導(dǎo)率。在保持足夠高的a和s值的前提下，最大幅度地降低聲子對(duì)k的貢獻(xiàn)是提高熱電材料性能的關(guān)鍵。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在這方面的研究主要集中在一些具有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)空位的新型化合物如Skutterudite和athrate類化合物），以及納米低維材料（如一維納米線陣列、超晶格薄膜等）。

　　在這些低維納米材料中，由于納米管具有許多特殊的輸運(yùn)特性，一直是凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。對(duì)熱電材料而言，納米管結(jié)構(gòu)同時(shí)具有納米線的低維結(jié)構(gòu)特征和空心量子效應(yīng)，可望充分限制聲子傳導(dǎo)，降低熱電材料的熱導(dǎo)率，同時(shí)納米管所具有的特殊的載流子輸運(yùn)特性可能對(duì)a和s產(chǎn)生有益的影響，因此具有令人感興趣的研究前景和預(yù)期。初步實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)Bi2Te3基熱電材料中添加15%的含有Bi2Te3納米管的粉末，可以使材料的性能提高20%左右，充分顯示了Bi2Te3納米管在提高熱電材料性能方面的特殊作用。論文“水熱法合成新型熱電Bi2Te3化合物納米管和納米囊”在第23屆國(guó)際熱電會(huì)議上宣讀后，立即引起國(guó)內(nèi)外眾多同行的關(guān)注，被認(rèn)為是一種研究開(kāi)發(fā)新型高性能熱電材料的新途徑，一個(gè)有可能產(chǎn)生重大突破的新方向。因此，該論文獲得了大會(huì)頒發(fā)的唯一“最佳科學(xué)論文獎(jiǎng)”。

　　BiTe3不僅是目前已知的室溫附近性能最好的熱電材料，同時(shí)也是原子量最大的穩(wěn)定二元化合物，并且具有一種特殊的準(zhǔn)層狀晶體結(jié)構(gòu)。這些特性使得Bi2Te3納米管/納米囊在熱電材料以外的其他研究領(lǐng)域也具有潛在的理論研究和應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。