陶瓷氧化物作為中高溫區(qū)熱電材料在溫差發(fā)電領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，其中BiCuSeO基陶瓷由于獨特的層狀結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)出較低的熱導(dǎo)率，被認(rèn)為是一種潛在的高性能熱電材料。通過引入致密位錯大幅降低晶格熱導(dǎo)率，實現(xiàn)熱電性能的顯著提高，已經(jīng)在許多傳統(tǒng)合金或金屬間熱電材料中得到證實。然而，由于陶瓷氧化物中較強(qiáng)的共價鍵和離子鍵，相比于傳統(tǒng)合金熱電材料，通過常規(guī)方法在陶瓷氧化物中引入高密度位錯仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

該研究基于超高壓在物理水平上對微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控的優(yōu)勢，在研究BiCuSeO基陶瓷的結(jié)構(gòu)及熱電性能的過程中，引入了壓力維度進(jìn)行缺陷結(jié)構(gòu)及性能的研究。由于BiCuSeO基陶瓷制備過程中超高壓力（~GPa）的引入，在陶瓷氧化物的微結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)了高密度位錯（~9.1×1016 m-2）的突破，揭示了超高壓力下位錯的成核和增殖機(jī)制。由于高致密位錯的產(chǎn)生，BiCuSeO基陶瓷獲得了極低的晶格熱導(dǎo)率（0.13 Wm-1K-1）。

同時，通過Debye-Callaway模型很好的擬合了的實驗值，從而佐證了高密度位錯的形成及其對晶格熱導(dǎo)率的降低作用。得益于超高壓引入的致密位錯，BiCuSeO基陶瓷的熱電性能（zT）達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1.69，成為目前已報道的氧化物材料中最高的熱電性能。利用最優(yōu)樣品的熱電性能模擬了單臂熱電模塊在不同溫差的能量轉(zhuǎn)換效率，結(jié)果顯示溫差在500K時最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)12%，高于已報道單臂熱電模塊的理論和實驗值。

該工作證明了超高壓技術(shù)是一種有效引入高密度位錯的物理手段，通過熱力學(xué)的另一個維度（壓力）克服了傳統(tǒng)方法對陶瓷中位錯調(diào)控的困難，為包括熱電材料在內(nèi)的功能性材料的性能優(yōu)化提供了新策略。