芬兰与荷兰共同开发出原子精度石墨烯纳米带新结构

正芬兰阿尔托大学和荷兰乌得勒支大学、代尔夫特理工大学的研究人员合作,开发出一种原子精度的石墨烯纳米带新结构,有助于研制出运行速度极快的二极管、隧道势垒等石墨烯电子器件。相关研究表明,石墨烯纳米带的电子性质取决于其原子宽度。5原子宽的石墨烯纳米带与金属线     

石墨烯纳米带导热的分子动力学模拟

利用MEDEA软件建立并优化了单层石墨烯模型,采用非平衡分子动力学方法对单层石墨烯热导率进行了计算。研究了几何尺寸、温度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)和锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)导热系数的影响。模拟结果表明在相同温度下AGNRs的导热系数高于ZGNRs, GNRs导热系数随着纳米带宽度和长度的增加而增大,且增长近似于线性增加。模拟结果还表明形状对纳米带的热导率有影响,三角形GNRs存在热整流效应且热导率随温度的升高而降低。     

Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系的磁性与电子结构研究

采用自旋极化的密度泛函理论计算方法研究Co、Ni吸附的锯齿型石墨烯纳米带（n=6,8,10）的几何构型、电子结构与磁性。在真空环境里,吸附过渡金属面后,锯齿型石墨烯纳米带发生弯曲,金属面大多不平整,且在n=8,10的锯齿型石墨烯纳米带上Co、Ni原子倾向于团聚成立体团簇。所有的Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系都是金属性的。计算结果表明,石墨烯纳米带的类一维性和边界形状将影响多个金属原子吸附后的堆积构型,同时锯齿型石墨烯纳米带作为吸附底物使吸附的过渡金属产生与无基底支持的二维、三维金属体系和石墨基底上吸附的过渡金属不同的磁性。     

石墨烯热导率的分子动力学模拟研究

针对石墨烯所存在的热导率高等优点,本文采用非平衡态分子动力学方法,选用Airebo势函数,建立了扶手型和锯齿形石墨烯纳米带模型,研究了石墨烯模型不同特征尺寸(长度、宽度)、不同势函数、不同温度对石墨烯热导率的影响。研究结果表明,特征尺寸的差异会导致石墨烯热导率不同;选择不同的势函数对计算的石墨烯热导率有显著影响;设定相同的初始条件,石墨烯热导率随温度的升高而明显上升,且在320~340K内变化趋势显著。本文所研究的石墨烯相关热性能在低维热传导领域具有一定的实际应用价值。     

石墨烯/CuO三维组装体在超级电容器中的应用

利用一步水热法制备了由三乙烯四胺共价连接而成的石墨烯三维组装体。随后,通过原位光还原技术将Cu O纳米粒子负载在所制得的石墨烯三维组装体上。在此基础上,对该负有Cu O的石墨烯三维组装体在超级电容器领域中应用的可能性进行了初步考察。研究结果表明:上述石墨烯三维组装体是一个很有前途的超级电容器材料。由其组成的电容器具有很高的充-放电容量。在室温下,其充-放电容量可高达154 F/g。这个充-放电性质有可能源自石墨烯三维组装体的超高比表面积以及良好的导电性能。另外,氧化铜纳米粒子与石墨烯纳米片之间的协同作用也起了重要的作用。     

纳米AgPb18SbTe20热电材料的合成

采用水热法合成纳米AgPb18SbTe20热电材料,研究反应温度和时间对其物相和形貌的影响.所得颗粒用X射线粉末衍射仪和扫描电镜进行表征,结果表明,水热法合成的纳米AgPb18SbTe20颗粒具有NaCl型结构,粒子直径为20~50 nm,其反应温度越高,得到纯相AgPb18SbTe20所需时间越短,纳米粒子长得越大.采用水热法合成的AgPb18SbTe20热电材料具有纳米结构及不同形貌,对提高热电材料的热电优值系数有重要意义.     

提高热电材料优值的方法研究(英文)

热电材料是一种将热能与电能进行互相转换的功能材料,其转换效率取决于材料的热电优值Z.详细讨论了当前提高热电材料优值的几种途径:向晶格掺入杂质元素改变晶格结构;发展纳米技术制备纳米薄膜、纳米线材或纳米颗粒;制备方钴矿型化合物、功能梯度材料、准晶材料和Half-Heusler合金等新型热电材料.     

石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合材料的制备及其超级电容器性质的研究

本文主要对石墨烯／氧化锰／聚苯胺微纳米复合物作为超级电容器电极材料的制备及其电容性质进行了研究。红外光谱、X一射线光电子能谱和扫描电镜等测试结果表明已成功合成了三元微纳米复合物。通过循环伏安测试和恒电流充放电测试表明石墨烯与氧化锰以1：5的质量比进行复合得到的产物电化学储能性质最好。三元复合时,随着苯胺的增加,三元复合物的充放电时间逐渐增长,苯胺与石墨烯／氧化锰复合材料的质量比为2：1时,复合物的比电容为311F／g,比石墨烯／氧化锰的比电容（171F／g）高出近一倍,由此可知,聚苯胺的加入显著提高了二元复合物的比电容。     

超临界乙醇制备TiO_2/石墨烯纳米复合材料及其表征

以氧化石墨为载体、钛酸异丙酯为前驱体,利用超临界乙醇的超临界性能和还原性,制得了晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料。通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对采用Hummers法制得的氧化石墨(GO)进行表征;同时利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2/石墨烯纳米复合材料进行研究。结果表明:成功制得了氧化石墨(GO)和晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料,并且发现二氧化钛在石墨烯纳米片层上呈现为有规则的颗粒,分散均匀,平均粒径为8.24nm。     

不同尺寸的悬架石墨烯纳米带热传导性质的实验测量

实验测量了悬架的单层石墨烯(Single-Layer Graphene,SLG)和具有不同尺寸的石墨烯纳米带(Graphene Nanoribbons,GNRs)的热传导性质。GNRs悬架于Si O2/Si基底的槽上,悬架的GNRs的长度等于槽的宽度。采用一维稳态法测量了不同条件下GNRs和SLG的热导率k。使用激光切割技术将SLG剪裁成具有不同尺寸的GNRs。与SLG相比,GNRs的k高很多,而且随着GNRs宽度的减小而增加,宽度越小,k的增加越明显。另一个明显的现象是k随着温度升高先增加后减小,在50?C附近出现峰值。这种现象可能是由边界散射、点缺陷散射、晶界声子散射,以及声子传递中的反转散射的综合效应引起的。SLG经过第4次切割后,在50?C条件下k达到了最大值2 450.55 W/(m·K)。研究结果显示,窄的GNRs具有更好的热性质。     

硼氮掺杂对锯齿型硅烯纳米带器件中 自旋输运的调控

采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了硼和氮原子单独掺杂对锯齿型硅烯纳米带器件中自旋输运行为的调控作用。研究发现硼和氮原子都是掺杂在锯齿型硅烯纳米带的边缘最稳定。硼和氮原子的掺杂区域对器件的自旋输运性质起着关键作用:当掺杂在器件的散射区时,可发现微小的自旋劈裂现象;但是当掺杂在电极区时,会出现较明显的自旋劈裂现象,相应的自旋过滤效率可高达100%。     

Electronic transport properties of cross graphene nano-junction

Graphene nanoribbons have special electrical properties, The electron transport properties can be regulated by controlling their geometry or doping. The metallic properties and semiconductor properties of different chiral graphene nanoribbons are used to build the cross graphene nano-junction in this paper. The method of density functional theory and non-equilibrium Green's function are used to research electronic transport properties of the graphene nano-junction with different heights and widths and locations of doping. It is shown that the graphene nano-junction shows metallic properties with increase in height and width of the arm. But the transmission spectral line has a clear oscillation. Since the doped nitrogen atom intensifies electron scattering, the electronic transport properties decrease. And the electron transport properties when the two arms are doped worsens more compared to the case of trunk doping.     

Half-Heusler热电材料的研究进展及能带合并策略的应用

综述近年来half-Heusler(HH)热电材料的研究进展,包括传统18价电子HH材料体系以及最近开发的新型HH热电材料,简要介绍提高HH材料热电性能的几种策略,重点讨论能带合并(band convergence)策略在热电性能优化方面的应用。指出今后在HH热电材料研究中需要关注的几个方面,如非18价电子HH化合物作为热电材料的实验研究、材料能带结构随合金化及温度的变化规律以及多能带输运模型的建立等。     

两级热电单偶输出性能的三维有限元分析

针对以往研究中热电单偶一维传热模型的不足,提出了一种新型的两级热电单偶,对传统热电单偶和两级热电单偶分别建立三维有限元模型,确定模型的温度,对流换热和电势边界面,设定合理的边界条件,在ANSYS Workbench环境中进行仿真分析.应用控制变量法,研究不同输入变量对两种热电单偶各自输出性能的影响并进行比较分析.结果表明:负载值大小影响输出电压和电流,当负载值小于某个临界值时,两级热电单偶的输出电压和电流优于传统热电单偶,而最大输出功率始终大于传统热电单偶.     

Influences of external heat transfer and Thomson effect on the performance of TEG-TEC combined thermoelectric device

A thermodynamic model of a thermoelectric generator (TEG)-driven thermoelectric cooler (TEC) device considering Thomson effect and external heat transfer (HT) is established based on the combination of non-equilibrium and finite time thermodynamic theories. The expressions of cooling capacity and coefficient of performance (COP) are obtained. Performances are compared with and without considering Thomson effect using numerical optimization method. The influences of Thomson effect on the optimal performances, optimum allocations of thermoelectric (TE) element number and HT surface area are discussed. The results indicate that Thomson effect decreases the maximum cooling capacity and COP. More TE elements should be allocated to TEG, and more HT area should be allocated to the heat exchanger (HEX) of TEG, the hot-side HEX of TEG and the cold-side HEX of TEC in the design of the device considering Thomson effect. The results obtained can be used to help design TEG-TEC devices.     

Performance optimization of a class of combined thermoelectric heating devices

Science China Technological Sciences - A detailed model of thermally-driven combined thermoelectric (TE) heating device is established. The device consists of two-stage TE heat pump (TTEH) and...     

国外块体热电材料PbTe的研究进展

PbTe作为应用在中温(500～900 K)段的块体热电材料,是最早被深入研究的半导体热电材料体系之一。最近,通过提高Seebeck系数和降低晶格热导率,其热电无量纲优值ZT达到了1.4～1.8左右,是目前块体热电材料中性能最好的热电材料。本文综述了近期国外对该材料体系的研究进展,包括能带结构、声子谱、Seebeck系数提高方法、晶格热导率降低方法等,并讨论了今后的发展方向。     

聚光太阳电池联合温差发电系统实验研究

设计并搭建一套小型聚光太阳电池联合背板温差发电系统,介绍了该系统的结构,推导了该系统输出功率的数学表达式,并在室外对其进行实验研究.结果表明：随着辐射强度的增强,太阳电池短路电流I_SC呈近似线性升高,高辐射强度下的增长率比低辐射强度时小;太阳电池的开路电压U_OC高于空冷对照组相对应的测量值,日平均高0.16 V,温差发电芯片的最大输出功率出现在辐射强度曲线的下行段,为0.52 W,一天的输出电量为2.9 W·h.