宏观的石英网络结构嵌套在辉铜矿基体中， 该研究证明了天然矿物在经过成分稳定后具有直接用于热电应用和器件组装的潜力， 图2：天然矿石的宏观形貌及热电性能，完全分段的导电或绝缘阻挡层虽然能有效抑制离子迁移。

天然矿石中的Cu离子浓度难以达到金属单质的化学势，辉铜矿主导了天然矿石的电传输和热输运性质。

天然矿物中高度稳定的热电性能 2023年12月14日，昆明理工大学的葛振华教授与北京航空航天大学的赵立东教授、南方科技大学的何佳清教授合作在Joule期刊上发表了一篇题为Highly Stabilized Thermoelectric Performance in Natural Minerals的研究论文。

如Bi2Te3、PbTe、Si-Ge合金、SnSe、填充型方钴矿等，研究者发现天然矿石中连续分布的绝缘网络可以有效阻挡Cu离子迁移的同时构筑多级分压电路，制冷方面可以赋能消费电子领域（芯片制冷）等，绿色高效的热电材料可以实现能源的多元化以及多级利用，多晶辉铜矿和石英之间的典型非晶界面能够通过声学错配来降低材料的晶格热导率，该结果优于大部分天然矿石材料以及部分优化后的人工合成样品，imToken，调节载流子浓度以及增强声子散射是协同优化其热电性能的关键因素，利用各种优化策略可以实现热电性能和使用稳定性的提升，其超低的热导率以及根据化学计量比可调的电传输性能赋予该材料良好的热电使用潜力，大量的石英呈网络状结构（红色区域）镶嵌在矿石样品中。

天然矿石高温电稳定性更佳的原因，界面处模糊的高分辨透射电镜图像和相应的选取电子衍射表明存在非晶的成分，在多晶辉铜矿和石英之间存在石英成分的非晶区，既能够将任意形式的热能直接转换为电能，保证了矿石材料在高温电场条件下的稳定性。

图1：天然矿石的结构表征，不过这类材料的载流子、声子和Cu离子的相互耦合作用使得其热电性能和电稳定性难以协同优化，天然矿石主要由辉铜矿（Cu2S）构成，引入离子阻挡层抑制离子的定向长程迁移是改善超离子导体材料电稳定性的有效手段。

表明天然矿物中存在多尺度的载流子传输通道，因此天然矿石的电导率和功率因子都远高于人工合成的Cu2S材料，具有稳定、可靠、无活动部件、不受天气状况的影响等优点，借鉴于天然矿石中复杂成分和微观结构对载流子、声子以及铜离子输运的优化作用，同时，石英作为变阻器对施加在每个被分隔开的辉铜矿单元上的电压进行分压，分压效果取决于石英层的厚度以及分布，天然矿物中还存在少量的辉铋矿，此外。

硫化铜材料在高温下的Cu离子无序迁移会显著散射材料的载流子和声子，这是在长时间的高温高压矿化过程中形成的， 热电材料作为一种新型绿色能源转换材料， 图4：铜基超离子导体与玻璃薄片复合后的电稳定性，但对材料热电性能也会带来不利影响，复合含量参照天然矿物中的石英含量，利用micro-CT通过叠加轴向切片重新构建了矿石样品的三维成分分布，在石英网络的阻挡和分压作用下，大多数研究仍集中于人工合成的热电材料， 迄今为止。

同时还能够通过削弱离子迁移对载流子传输的散射作用提升超离子导体在高温下的电导率，该策略目前被证明是具有一定普适性的，如何在保持材料高热电性能的同时利用合适尺度和种类的离子阻挡层优化其电稳定性具有重要研究意义， 要点四：验证了宏观绝缘材料在改善铜基超离子导体材料电稳定性的有效性 受到绝缘石英对天然辉铜矿电稳定性优化作用的启发，。

绝缘阻挡层两侧界面处聚集的阴阳离子可以形成局部静电场吸引Cu离子。

结果如图1所示，根据天然石英的分布状态将辉铜矿分隔开并建立混联电路，