热电材料和器件能够直接实现热能与电能的直接相互转换，长期应用在深空探测同位素温差发电器和半导体固态制冷等领域。热电材料的性能与阻挡层的稳定性直接决定着热电器件的性能及长期服役稳定性。针对高稳定性阻挡层筛选的问题，基于密度泛函理论计算的相图预测，提出了热电界面材料的普适性精准设计策略，构建了典型热电材料的界面材料成分设计准则；并基于多尺度缺陷构建等方式优化了材料性能，研制出了高性能Mg基，方钴矿基等热电发电器件，以及Mg基、Bi₂Te₃基热电制冷器件，突破了热电器件全链条研制技术瓶颈，为热电转换技术的规模化应用提供技术支撑。相关研究成果发表在了Science,Energ.Environ.Sci,Nat.Commun.等杂志上。