近期，威尼斯官网材料科学与工程学院功能磁性材料团队在M型锶铁氧体、高性能方钴矿热电磁材料等方向取得系列重要进展。

六角晶系M型SrFe₁₂O₁₉铁氧体是一类得到广泛应用的永磁材料。团队利用水热法制备的SrFe₁₂O₁₉铁氧体粉末，烧结制备了扁平的圆柱状块体材料，首次发现了各向异性的硬磁-硬磁晶粒之间的交换耦合作用，有别于在块体材料中常见的各向同性交换耦合作用。在实验基础上，团队构建了理想和实际晶粒模型对其产生的机理进行了解释。相关研究成果发表在国际陶瓷类影响因子最高的一区期刊Journal of Advanced Ceramics(IF：11.534)上。20级研究生张爽为第一作者，功能磁性材料团队负责人夏爱林教授为通讯作者。

（高温烧结的扁平圆柱状SrFe₁₂O₁₉铁氧体块体的(a)理想和(b)实际晶粒模型）

团队通过对具有层状和多孔的淬火铸块进行长时间退火，并结合SPS高压烧结工艺制备了具有独特涡旋-条状晶粒的高性能方钴矿热电材料。研究发现，较高的性能源于独特的涡旋-条状微结构构筑的载流子输运通道、界面效应及其产生的致密位错优化了材料的电和热输运性能。实验所得最大热电优值（ZT值）为1.45，这是相同成分单相方钴矿材料中的最高值。相关研究成果发表在国际陶瓷类一区期刊Journal of the European Ceramic（2023，43：1985-1991）上。刘志愿副教授为第一作者和通讯作者。

（具有涡旋-条状晶粒结构的(Ba,In)填充方钴矿热电材料Ba_0.3In_0.25Co₄Sb₁₂的(a-d)微结构形成示意图和(e)ZT值）

团队采用合金化工程解决了p型方钴矿热电材料含较多杂质相和较高载流子浓度导致的低Seebeck系数的两个难题，协同优化了p型方钴矿材料电和热输运性能。此外，通过第一性原理计算和实验结果均证实，适量的掺杂可以抑制材料带隙的减小和高温本征激发，从而使得p型方钴矿材料在高温较宽的温区能够保持较高的ZT值。最优样品在650-800 K温度范围内的平均ZT值接近了0.8，该值优于报道的其它相似成分的p型方钴矿材料的性能。相关研究成果发表在国际陶瓷类影响因子最高的一区期刊Journal of Advanced Ceramics(2023，12：539-552)上。刘志愿副教授为第一作者和通讯作者，烟台大学环境与材料工程学院马祖驹教授为共同通讯作者。

（合金化工程协同优化p型方钴矿材料电和热输运性能，并通过控制带隙减小，抑制高温本征激发）

研究成果为后续铁氧体和热电材料及器件的磁性纳米复合化研究提供理论和实验支撑。以上研究得到国家自然科学基金面上项目（51772004，51872006，52272263和22273081）、安徽省优秀青年基金项目（2208085Y17）和9499www威尼斯“青年拔尖计划-青年学者”人才项目的支持。

论文链接：

https://www.sciopen.com/article/10.26599/JAC.2023.9220722

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221922010111?via%3Dihub

https://www.sciopen.com/article/10.26599/JAC.2023.9220702

（撰稿：汪盛颜 审核：李永涛 张苒 杜飞）