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該綜述系統(tǒng)地總結(jié)了負泊松比材料的最新研究進展，分析了應(yīng)變，微觀結(jié)構(gòu)等調(diào)控材料泊松比的方法。最后闡述了各種功能材料中多種負系數(shù)特性（負泊松比，負熱膨脹以及負壓縮性）以及它們之間可能的共存現(xiàn)象，并提出了負泊松比材料的潛在研究方向和調(diào)控泊松比的新方法。    作為基本的彈性變量，泊松比（Poisson’s ratio）定義為在垂直與加載方向與加載方向之間的形變量比值。它表征了材料在載荷作用下發(fā)生形狀畸變或者體積變形之間的競爭，為衡量材料受力下的彈性形變提供了最基本的度量標準，并在材料和力學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。? 綜述了負泊松比材料的研究進展,包括負泊松比材料理論研究、天然和人工制備，特別是當前各類熱門材料（包括生物材料，有機大分子材料，3-D打印材料，金屬有機骨架材料和碳納米管、黑磷以及諸多電子氧化物外延薄膜等低維材料）的負泊松比現(xiàn)象。分析了負泊松比材料所具備的幾何/內(nèi)在晶體結(jié)構(gòu)，確定材料結(jié)構(gòu)-負泊松比特性之間的關(guān)系。探索泊松比隨材料結(jié)構(gòu)和外界環(huán)境（溫度和壓強）的可變性，通過比較各類調(diào)控方式，尋找負泊松比材料，并對未來負泊松比材料的力學(xué)性能研究及應(yīng)用進行了展望。

通過對燒結(jié)鈷鐵氧體進行熱等靜壓燒結(jié)，得到鈷鐵氧體陶瓷材料的樣品內(nèi)部孔隙大大減少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸縮系數(shù)絕對值大于 150ppm；磁致伸縮激勵場低于 2000Oe。對鈷鐵氧體磁致伸縮材料進行熱等靜壓處理促進了其在低場高頻磁致伸縮領(lǐng)域的應(yīng)用。通過凝膠注模、磁場取向及常壓燒結(jié)及熱處里工藝，得到的鈷鐵氧體磁致伸縮材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸縮系數(shù)絕對值大于 300ppm，對應(yīng)的激勵場低于 2000Oe。

研究發(fā)現(xiàn)具有層狀結(jié)構(gòu)的SnSe的二維界面對聲子具有強烈的散射作用 (圖1左)，使得SnSe沿著層間方向具有很低的熱導(dǎo)率，在773K溫度下可達最小理論值 ~ 0.18 W/mK。尋找低熱導(dǎo)率材料和降低熱導(dǎo)率是熱電領(lǐng)域長期以來提高熱電優(yōu)值ZT的有效途徑。在聚焦SnSe層間低熱導(dǎo)率的基礎(chǔ)上，如能在此方向上實現(xiàn)高的電傳輸性能，則可實現(xiàn)高的熱電性能。通過簡化由 Wiedemann-Franz和Pisarenko關(guān)系決定的載流子濃度對ZT值的束縛后，ZT值關(guān)系可簡化為: ，可見提高層間電傳輸性能需同時優(yōu)化載流子遷移率 (m) 和有效質(zhì)量 (m)。 由于SnSe材料在800K溫度點存在一個從Pnma到Cmcm的相變，經(jīng)過同步輻射和變溫TEM實驗測試發(fā)現(xiàn)該相變從600K便開始持續(xù)發(fā)生。利用該持續(xù)相變特性，通過調(diào)整電子摻雜濃度可將輕導(dǎo)帶和重導(dǎo)帶之間經(jīng)歷一個簡并收斂 (增加有效質(zhì)量和減小遷移率) 和退簡并收斂 (減小有效質(zhì)量和增加遷移率) 的過程。利用這一過程，恰好優(yōu)化了遷移率和有效質(zhì)量的乘積 (mm) (圖1中)，使得SnSe在整個溫度范圍內(nèi)都保持較高的電傳輸性能。通過對比電子和空穴摻雜的n型和p型SnSe材料發(fā)現(xiàn)，通過電子摻雜后Sn和Se的p軌道在導(dǎo)帶底會產(chǎn)生電子離域交疊雜化（而在價帶頂則不存在這一現(xiàn)象），使得n型SnSe的電荷密度增大到足以填滿層間空隙，實現(xiàn)了層間電子的隧穿? 本征的SnSe的層狀結(jié)構(gòu)就像一堵墻，可以同時阻礙聲子和載流子 (電子和空穴) 的傳輸。但通過重電子摻雜后，導(dǎo)帶底的電子離域雜化現(xiàn)象增大了電荷密度，在墻內(nèi)和墻之間只為電子量身定制了一條傳輸?shù)乃淼溃鐖D2所示。在大電荷密度的基礎(chǔ)上，加之連續(xù)相變引起的能帶結(jié)構(gòu)變化和晶體對稱性的提高三個主要因素使得SnSe在層間方向表現(xiàn)出優(yōu)異的電傳輸性能，當溫度高于700K時，在SnSe的層間方向產(chǎn)生了比層內(nèi)更優(yōu)異的“三維電荷”傳輸效應(yīng)。這種 “二維聲子/三維電荷” 傳輸特點大幅提高了n型SnSe的熱電性能。

化石能源(煤、石油、天然氣等)有限的儲量及不可再生性，已無法滿足人類的能源需求。同時，化石能源大規(guī)模使用產(chǎn)生大量的CO2、SO2、NOx等溫室或有害氣體，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的負面影響。氫是地球上儲量最豐富的元素，具有最高的單位質(zhì)量能量密度(143.0 kJ/g)，且燃燒產(chǎn)物只有水，右圖是一種十分理想的清潔能源載體。下圖是理想的氫循環(huán)系統(tǒng)，其利用太陽能電解水制取氫氣，并將氫氣可逆儲存于固態(tài)儲氫材料，按需要應(yīng)用于燃料電池中。氫氣如何高效存儲被認為是氫能大規(guī)模應(yīng)用最需解決的首要問題。&n

通過“二維限制效應(yīng)(two-dimensional confinement, 2DC)”能夠使無催化活性的非晶態(tài)材料轉(zhuǎn)變成為高性能的光催化分解水制氫材料即二維非晶光催化劑。他們采用自己發(fā)展的“金屬氧化物納米晶LAL（laser ablation in liquids, LAL）非晶化”技術(shù)，在純水中將Ni納米晶轉(zhuǎn)化為二維非晶NiO納米片，并且證實了其在不添加任何貴金屬助催化劑的情況下可以實現(xiàn)高效光

通過制備合適比例的Bi2Te3與GeTe的合金，人為地向體系中引入了大量的Ge空位缺陷，且如圖所示，運用球差矯正電子顯微鏡的觀測技術(shù)可以清楚地觀測到這些Ge空位的前驅(qū)體空位“簇”。通過合適的熱處理優(yōu)化過程，研究人員還追蹤到此類前驅(qū)體逐步演化成van der Waals gap空位面缺陷的過程。這些面缺陷會在材料內(nèi)部誘導(dǎo)產(chǎn)生大量呈負電性的新的180度鐵電疇結(jié)構(gòu)，平衡材料內(nèi)由載流子濃度過高導(dǎo)致的過剩的正電性，最終達到優(yōu)化材料性能的目的。最終，該項工作使得GeTe基熱電材料的總體性能大幅提升，在溫度達到773K時，該體系熱電材料優(yōu)值ZT達到了2.4，相比于優(yōu)化前，提升了60%；在323~773K較寬的工作溫度區(qū)間內(nèi)，材料的平均ZT高達1.28，相比于優(yōu)化前整整提升了一倍，達到了中溫區(qū)熱電材料在商業(yè)應(yīng)用中對性能的需求，使其成為中溫區(qū)優(yōu)良的候選材料。

目前p和n型PbTe材料都擁有了非常高的熱電優(yōu)值。然而，PbTe材料的機械性能差，遠低于其他主流的熱電材料。比如，PbTe材料的洛氏硬度和抗沖擊韌性分別只有39 kgmm-2和0.35 MPam1/2，遠低于Bi2Te3的。這一矛盾非常不利于PbTe材料的實際應(yīng)用。何佳清團隊之前在n型PbTe材料中加入單質(zhì)Sb，得到PbTe-3%Sb復(fù)合材料，顯著提高了熱電性能 (Energy and Environmental Science, 2017,10,2030)。本文在之前工作的基礎(chǔ)上，進一步采用了固溶PbS的方法，將n型PbTe-3%Sb材料的硬度提高了60%，而其熱電優(yōu)值僅僅降低了6%。這一結(jié)果使PbTe材料擺脫了當前的窘境。研究發(fā)現(xiàn)固溶PbS（<12.5%）雖然對彈性性質(zhì)如彈性模量等參數(shù)影響很小，卻可以引入大量的點缺陷和位錯網(wǎng)。因此硬度的增強主要是由于缺陷對位錯運動的阻礙，而非化學(xué)鍵的強化作用。之前的觀點認為是固溶PbS之后，PbTe材料內(nèi)部的成分波動（團簇）造成了硬度顯著增強。該團隊的發(fā)現(xiàn)從一個新的視角解釋了PbTe-PbS合金體系硬度的強化。