Группа учёных под руководством профессора Суй Цзехэ из Ключевой лаборатории прецизионного термоформования Харбинского политехнического университета (ХПУ) достигла прорывного результата в области термоэлектрических материалов для охлаждения. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Materials в статье под названием «Анодная защита обеспечивает влагостойкость Mg₃(Sb, Bi)₂ для термоэлектрического охлаждения» (Anodic Protection Enables Moisture-Stable Mg₃(Sb, Bi)₂ for Thermoelectric Cooling).
Благодаря высокой эффективности, бесшумности и компактности, термоэлектрические технологии охлаждения стали ключевой опорой в таких передовых областях, как оптическая связь, инфракрасное обнаружение и криомедицина. Термоэлектрический материал на основе Mg₃(Sb, Bi)₂, сочетающий в себе лёгкость, высокую прочность, эффективность и низкую стоимость, рассматривается как материал нового поколения, способный заменить традиционную систему на основе теллурида висмута. Однако его критическим недостатком является окислительная коррозия, что становится основным препятствием для применения на практике.
Учёные под руководством профессора Суй Цзехэ, опираясь на фундаментальные принципы материаловедения и электрохимии, предложили инновационную концепцию «защиты матрицы за счёт фазового осаждения анода in situ» и на этой основе разработали метод проектирования коррозионностойких композитных материалов. Метод ориентирован на формирование многофункциональных выделяющихся фаз и позволяет значительно повысить влагостойкость материала без ухудшения его термоэлектрических свойств. После модификации скорость коррозии материала на основе Mg₃(Sb, Bi)₂ снизилась на 86 % в воде и на 92 % на воздухе. Термоэлектрические охлаждающие устройства на его основе сохраняли стабильные характеристики в течение 28 дней старения в экстремальных условиях (температура 350 К и относительная влажность 70%). Это решает проблему стабильности материала на всех этапах – от хранения и транспортировки до обработки и применения – и закладывает основу для его промышленного внедрения. Кроме того, данное исследование предлагает новые подходы и решения для развития технологий активной защиты других функциональных материалов, чувствительных к влаге.
Стратегия повышения влагостойкости и проверка стабильности материала и устройства
Харбинский политехнический университет является первой аффилиацией авторов указанной статьи. Аспирант Института материаловедения и инженерии ХПУ Юй Чжиюань, доктор Сунь Юйсинь из Гонконгского университета и профессор У Хайцзюнь из Сианьского университета Цзяотун указаны соавторами. Профессор Суй Цзехэ, профессор Го Фэнкай из Ключевой лаборатории прецизионного термоформования и профессор Лю Вэйшу из Южного университета науки и технологии выступают авторами-корреспондентами.
Исследование выполнено при поддержке Государственной программы ключевых исследований и разработок Китая, Ключевого проекта Государственного фонда естественных наук Китая, а также проекта программы «Тоуянь» провинции Хэйлунцзян.
Ссылка на статью: https://www.nature.com/articles/s41563-026-02563-0