在微电子与新能源领域，热学与电学性能的深度关联长期制约着技术突破。传统材料若要实现高效导电与发电，往往伴随高热导率，导致超过60%的低品位废热无法有效利用，如工业设备余热、电子器件散热等场景中的能量损耗问题尤为突出。如何让热量传递受阻而电流畅通无阻，成为全球科研团队攻坚的核心挑战。
上海交通大学领衔的国际科研团队在《科学进展》期刊发表突破性成果，通过重构材料界面结构，首次实现热电性能的解耦优化。研究团队摒弃传统超晶格的周期性设计，在碲化铋与铂的纳米复合薄膜中构建出厚度呈梯度分布的界面层，厚度范围覆盖5至15纳米。这种非对称结构打破了声子与电子的传输路径耦合，使两者在微观尺度上实现“分流运输”。
实验数据显示，新型材料的横向热导率降至0.22 W/(m·K)，较纯碲化铋薄膜降低87%，接近理论极限值；室温热电优值（ZT值）达1.51，面内功率因子突破176.2 μW/(cm·K²)，关键指标均创同类材料新高。研究负责人解释，厚度渐变的界面层形成纳米级声子迷宫，引发安德森局域化效应，有效锁住热能；而电子因波长极短，可在界面处形成二维导电通道，纵向迁移率显著提升。
该技术已展现出跨场景应用潜力。柔性薄膜器件在千次弯折测试中性能保持稳定，仅需人体与环境的微小温差即可持续发电，为可穿戴设备提供自供电解决方案。在固态制冷领域，60℃温差条件下器件体积发电密度可与内燃机比肩，同时具备无振动、低噪音的精准控温能力，特别适用于高性能芯片与光电探测器的热管理。
科研团队强调，这种“统计界面工程”策略具有材料普适性，通过调控界面秩序而非改变物质成分，即可实现性能跃迁。该发现为热电材料设计开辟新范式，未来或推动能源收集、固态制冷、红外探测等领域的技术革新，使低品位热能的高效转化从理论设想走向实际应用。
