研在合工大 | 熱電材料、電路與系統等領域新進展

目錄

1. 近室溫熱電材料及液-固界面反應研究取得新進展

2. 發布面向分子場耦合納米電路的全流程EDA開源平臺iFCN

3. 發布助推低空經濟發展新成果
   

一

近室溫熱電材料及液-固界面

反應研究取得新進展

化學與化工學院劉玉研究員課題組聯合奧地利科學與技術研究院Maria Ibá?ez教授團隊，在近室溫熱電材料銀硒化物性能調控領域取得重要進展。相關研究成果以“Liquid-Solid Interface Reactions Drive Thermoelectric Performance in Ag?Se”為題，發表在國際著名學術期刊《Journal of the American Chemical Society》（美國化學會志）上。學校為第一通訊單位，劉玉研究員為論文第一和通訊作者，Maria Ibá?ez教授為共同通訊作者。

熱電材料能夠實現熱能與電能的直接相互轉換，在5G通信、物聯網設備自供能、可穿戴電子和廢熱回收等領域具有重要應用前景。長期以來，Bi?Te?基化合物一直是室溫n型熱電材料的主流選擇，但其存在碲資源稀缺、加工工藝復雜以及機械性能較差等問題，制約了其大規模應用。而Ag?Se具有低熱導率、較好的機械柔韌性以及環境友好等優勢，是近年來備受關注的替代材料。然而，其本征的高載流子濃度、成分不均勻以及在高溫相中Ag?高速遷移導致的相穩定性差等問題，嚴重限制了其性能提升和器件穩定運行。此外，通過固相法合成的Ag?Se常伴隨金屬Ag等第二相析出，增加載流子濃度、降低Seebeck系數，從而削弱綜合熱電性能。

針對上述瓶頸，研究團隊提出了一種基于液-固界面反應的后合成調控策略：CdSe分子配合物與Ag?Se顆粒表面Ag?發生選擇性取代反應，原位生成新的Ag?Se并同步析出納米級CdSe晶粒；與此同時，配體中的硫醇-胺體系可將多余的表面Ag轉化為可溶性Ag?硫醇鹽并有效移除，從根源上避免燒結過程中金屬Ag第二相的形成。

圖1.Ag?Se與CdSe基配合物在液-固界面反應過程中形成納米復合材料的機制示意圖

原位透射電子顯微鏡觀察進一步驗證了這一界面反應過程及其對微結構演化的影響，清晰揭示了CdSe納米晶的形成及金屬Ag消失的動態過程。該策略不僅保持了主相晶格的完整性，還引入了均勻分布的CdSe納米彌散相，這些納米結構可顯著抑制Ag?遷移與晶粒生長，并與高密度位錯和晶界共同構建多尺度缺陷網絡，實現對聲子的全譜散射，大幅降低晶格熱導率；同時，有效降低載流子濃度并提升Seebeck系數。最終，Ag?Se-7%CdSe納米復合材料在300-390K范圍內實現了平均zT~1.04的穩定高性能，優于其他報道的Ag?Se基材料，并展現出優異的熱穩定性，為低成本、綠色化制備高性能室溫熱電材料提供了新思路。

圖2.不同條件下Ag?Se、Ag?Se-thiol/amine、Ag?Se-7%CdSe樣品TEM分析對比圖

該研究工作得到了國家自然科學基金、中央高?；究蒲袠I務費專項資金以及安徽省留學人員創新重點項目等經費的資助，并得到奧地利科學與技術研究院原位透射電子顯微鏡的支持。

論文鏈接 : 。

二

發布面向分子場耦合納米電路的全流

程EDA開源平臺iFCN

集成電路設計研究中心解光軍教授團隊在分子場耦合納米電路（Molecular Field-Coupled Nanocomputing, MolFCN）自動化設計領域取得新進展，研發并開源了面向MolFCN的全流程EDA平臺iFCN。相關成果以An Automated RTL-to-Device Design Framework for Molecular Field-Coupled Nanocomputing Circuits為題，發表在國際電路與系統領域著名期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers，合肥工業大學為第一署名單位，第一作者為博士生李楊帥，通訊作者為解光軍教授。

MolFCN是一種面向后摩爾時代的新型計算范式，其運算機制依賴于分子間的電場耦合，具備低功耗與超高集成度的優勢，被認為是未來信息處理的重要方向之一。然而，MolFCN電路的自動化設計長期受限于剛性的時鐘相位約束、低效的布局布線算法以及缺乏標準化的門級到器件級映射路徑等問題。

圖1. iFCN平臺設計框架和軟件UI界面

為此，團隊開發iFCN平臺，實現了從RTL電路輸入到器件級版圖輸出的完整自動化設計流程。平臺在底層引入Morton編碼驅動的四叉樹數據結構，統一建模空間與時鐘資源，提升版圖的緊湊性與可擴展性；在放置優化中，融合圖卷積網絡（GCN）學習的拓撲嵌入特征，引導層內排序與遞歸劃分，有效降低交叉線，提升布局質量；在布線環節，設計了支持多扇出路徑復用的改進型A*路由算法，提升布線成功率與連通性；在頂層策略中，提出輕量級自適應時鐘相位分配機制，并研發了支持多層電路結構的門級到器件級映射算法，可直接對接項目組自研的高效單穩態與雙穩態仿真模型，實現從邏輯設計到物理驗證與能耗評估的閉環集成。

大量基準電路測試結果表明，iFCN相較傳統啟發式方法在運行時間上提升約30%，在版圖面積上優化約10%；平臺可在1秒內完成超過150節點的器件級布局，并具備在5000?節點規模下高效處理交叉線的能力。評估還顯示，iFCN的整體性能已與目前國際最先進工具——慕尼黑工業大學提出的fiction相當且功能更為豐富。同時，在與24nm與12nm CMOS工藝設計的對比中，iFCN生成的MolFCN電路在面積利用率和功耗表現方面也展現出明顯優勢，體現了分子級計算在能效與集成密度方面的巨大潛力。目前，iFCN已在GitHub全面開源，可提供完整的源代碼、測試數據與樣例電路，歡迎廣大研究者訪問使用。

平臺主頁 :

圖2. iFCN核心算法之一——基于GCN圖繪制布局布線算法示意圖

三

發布助推低空經濟發展新成果

近期，管理學院何云瀚教授團隊與安徽智鷗驅動科技有限公司聯合研制的“凌岳”系列電動垂直起降飛行器（eVTOL）整機發布會在安徽省馬鞍山市含山縣舉行，發布會展示了“凌岳一號”文旅eVTOL產品整機和“凌岳二號”物流eVTOL驗證機。

圖1.“凌岳一號”文旅eVTOL與“凌岳二號”物流eVTOL技術驗證機

中國工程院院士、管理學院教授楊善林在致辭中充分肯定了項目的重大意義。他指出，低空經濟是我國重點發展的戰略性新興產業，發展前景廣闊?！傲柙馈毕盗衑VTOL項目是合肥工大積極響應國家戰略需求，深度融合產學研用，以科技創新推動新質生產力發展的重要體現?！傲柙馈痹⒁庵晃冯U阻、勇攀科技高峰的堅定信念，象征著放眼天際的遠大志向、矢志一流的卓越追求和腳踏實地的工作精神，這一命名凝聚了研發團隊直面挑戰、攻堅克難的共同理想。

管理學院順應低空經濟發展浪潮，于2025年建設“應急物流與低空經濟”科研團隊，并與智鷗科技建立了校企聯合研發中心。團隊在高效飛行力學設計、自主安全飛行控制、航空動力推進、低空智聯網等領域取得了一系列突破性進展，“凌岳”系列飛行器是團隊科研成果的集中凝煉。學校多個專業的20余名學生參加了飛行器研制工作，將專業理論知識與工程實踐深度融合，展現了“寓教于研、產教融合”的人才培養成效。

此次合作是合肥工大主動服務國家低空經濟戰略的重要實踐。項目突破了多項關鍵技術，形成了產學研協同創新新模式，培養了多學科復合型人才，為安徽省低空經濟發展提供了技術和人才支撐。成果有望廣泛應用于低空文旅觀光、城際物流運輸等場景，為產業轉型升級注入新動能，彰顯了學校在服務地方經濟發展和產業轉型升級中的使命擔當。

來源 | 化學與化工學院 微電子學院 管理學院

封圖 | 呂昊波

編輯 | 虎謹驍

責編 | 衛婷婷 楊樂丁

投稿郵箱 | hfutxcb404@163.com

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