“笼”内。结果令人振奋：这些被填入的原子在“笼”内像一个个活跃的“弹珠”，对传播热量的声子（晶格振动）形成了极其强烈的散射。“这相当于在材料内部构建了高效的‘声子散射网络’。”陈立东说，“原来的热量在晶格中传递，好比汽车在空旷的高速公路上飞驰。现在，我们填入的原子就像无数个随机出现、剧烈振动的‘减速带’和‘路障’，极大地阻滞了‘热流车辆’的速度，从而大幅降低了材料的晶格热导率。同时材料的电学传输通道受到的影响相对较小。”这样一来，方钴矿的短板——热导率高的情况就得以弥补。这类新材料被命名为“填充方钴矿”。它们的出现为热电材料研究打开了一扇新大门，并迅速成为该领域前沿热点。尝试原子填充，找到“最佳配方”2001年，我国开始了对方钴矿热电材料的系统研究。陈立东进入中国科学院上海硅酸盐研究所，致力于开发填充方钴矿等中高温热电材料。“跟踪前沿固然重要，更要知其所以然，并实现超越。”陈立东及其团队不仅致力于开发新材料配方，更深入探究其背后的物理机制。2005年，陈立东与合作团队揭示了填充原子在方钴矿笼状结构中的“局域化”振动模式及其对热传输的强散射机制。团队尝试用不同特性的原子进行“填充”。从单一的稀土元素（如钡、镱），到碱金属（如钠、钾），探索的步伐不断加快。“就像在微观世界里进行‘烹饪’实验。”陈立东说，“不同的填充原子是不同的‘调味料’，有的原子‘个头大’，振动幅度强；有的原子‘电荷多’，与笼壁相互作用不同。我们要找到‘最佳配方’，让笼中振动达到最理想的状态，从而实现热电性能的极致优化。”探索很快从“单填”走向“共填”——通过将两种或三种不同尺寸、不同质量的原子协同填入方钴矿晶格笼，可以产生更复杂、更高效的声子散射频谱，将热导率降至接近理论极限。2011年，团队成功研制出多种元素原子共填充的方钴矿材料，其热电优值（衡量热电性能的核心指标）达到了当时同类材料的国际领先水平，标志着我国在该材料体系的研究跻身世界前列。转换效率提升，走向广阔应用拥有高性能的块体材料，只是第一步。如何将这些脆性的陶瓷类材料片与金属电极更好地连接起来，组装成能承受高温、大温差、振动等严苛考验的坚固热电发电模块？陈立东说：“热电材料与金属电极的热膨胀系数往往差异很大。在反复的升降温循环中，一个‘胀’得多，一个‘胀’得少，界面处会产生巨大的热应力，最终导致连接处开裂、脱落，器件失效。这好比用水泥和木头
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