微型热电器件研究进展

历经了30年的低谷期后,伴随着新型热电材料的出现及增大材料优值系数ZT新思路的提出,热电材料和器件这一研究领域开始了复兴.由于自身的诸多优点,微型热电器件已成为该领域的研究热点.作为新型的热电器件,微型热电器件在发电、制冷和传感器等领域获得了重要应用.综述了微型热电器件在应用、结构和制备技术方面的研究进展.     

热电器件各界面优化方法研究综述

热电技术的发展及热电器件的广泛应用吸引了世界各国研究人员的目光.热电器件的结构分析及其导电、传热性能优化是提升热电器件转化效率的有效途径之一.本文主要介绍了Bi2 Te3热电器件的陶瓷基板、金属电极、过渡层以及热电臂界面对热电器件内部的导电、传热性能的影响.综合目前已有研究,阐明了热电器件在实际设计及使用过程中,各个界面以及连接界面存在的问题和已有的解决方法,分析了热电器件在设计、优化过程中存在的不足.     

碲化铋基热电器件的有限元模拟与设计组装

利用ANSYS软件构建碲化铋基多热电对的仿真模型,研究了不同热电对数量对热电器件性能的影响及应力分布,建立可实现的器件模型。模拟结果表明,热电器件的应力主要分布在各个材料的接触面上。在热电器件冷端面、热端面温差恒定为50℃、输入电流为9 A时,热电器件的制冷系数取得最大值,为0. 24;输入电流为10 A时,取得最大制冷量1. 33 W。对器件的制备工艺进行改进,成功制备出七对热电对构成的平面型热电器件。在重新构建的ANSYS模型中引入接触电阻,显著降低了制冷系数,当设定温差为10℃、冷端面温度为20℃时,制冷系数为0. 03。这也为后续热电器件的制备提供了理论指导。     

热电模块应用的几个相关问题分析

提出了一种解决热电模块参数的方法.给出了可获得较大制冷系数的条件.热电器件冷却采用最小电流控制技术可获得较高的制冷效率,该技术已成功地应用在某热电控制的微通道换热系统中.     

Research Progress in Thermoelectric Materials

热电材料是一种能将电能与热能相互转换的功能材料,近年来备受关注.从块体热电材料、低维热电材料、热电器件及其应用等方面综述了热电材料研究的最新进展,并展望了今后的发展方向.     

热电材料研究的最新进展

热电材料是一种能将电能与热能相互转换的功能材料,近年来备受关注.从块体热电材料、低维热电材料、热电器件及其应用等方面综述了热电材料研究的最新进展,并展望了今后的发展方向.     

热电材料研究的最新进展

热电材料是一种能将电能与热能相互转换的功能材料,近年来备受关注.从块体热电材料、低维热电材料、热电器件及其应用等方面综述了热电材料研究的最新进展,并展望了今后的发展方向.     

高性能热电材料研发获重大进展

正中科院上海硅酸盐研究所陈立东研究团队完成的"热电材料的多尺度微观结构调控与性能优化"项目获得2013年国家自然科学奖二等奖。业内专家认为,该项目实现了电热输运协同调控和热电材料高性能化,获得了多种高性能热电材料,并且已应用于热电器件及应用     

热电发电器件与应用技术:现状、挑战与展望

热电发电技术在特种电源、绿色能源、环境能量收集与工业余热发电等领域具有重要的应用价值。近年来,热电材料zT值的纪录不断被刷新,为热电器件应用技术的发展奠定了坚实的基础。然而,目前热电应用技术远滞后于热电材料科学的发展,特别是热电发电技术的大规模应用仍面临着技术瓶颈和挑战。本文介绍了热电器件设计与集成的基本原理及其关键科学与技术问题,着重总结了器件集成中的界面结构设计与优化、电极连接与器件一体化制备技术、器件服役性能与寿命评价等方面的最新研究进展。同时,分析和展望了热电发电技术规模化应用面临的挑战与发展策略。     

二维原子晶体材料中的各向异性研究概述

二维原子晶体材料简称二维材料,因载流子迁移和热量扩散都被限制在二维平面内,展现出了许多奇特的性质而受到了广泛关注.二维材料的带隙可调特性在场效应管、光电器件、热电器件等领域应用广泛.另外二维材料的自旋自由度和谷自由度的可控性使得二维材料在自旋电子学和谷电子学等领域也引发了深入的研究.不同的二维材料由于晶体结构的特殊性质导致了不同的电学特性或者光学特性的各向异性,包括拉曼光谱、光致发光光谱、二阶谐波谱、光吸收谱、热导率、电导率等性质的各向异性.这些各向异性特性在偏振光电器件、偏振热电器件、仿生器件、偏振光探等领域拥有巨大的发展潜力.二维材料的各向异性还能够用于实现器件性能的最优化.文章介绍了各种二维材料的各向异性的最新研究进展.     

柔性热电发电器的关键工艺及其展望

热电发电器是固态能量收集器,以可靠和可再生的方式将热能转换成电能。过去几年的研究表明,人体的热量可以很好地被柔性热电发电器转换为电能并加以利用。与用于可穿戴设备的其他传统发电器相比,柔性热电发电器可利用低品位的热能发电且环境友好。柔性热电发电器将有可能为任何无线传感器节点提供足够的能量(通常功率要求小于毫瓦级)。本文综述了热电发电器的概况,重点介绍了制造柔性热电发电器的关键工艺,讨论了热电发电器的基本原理、效率、应用以及存在的一些问题。     

Flexible Thermoelectric Materials and Generators: Challenges and Innovations

The urgent need for ecofriendly, stable, long‐lifetime power sources is driving the booming market for miniaturized and integrated electronics, including wearable and medical implantable devices. Flexible thermoelectric materials and devices are receiving increasing attention, due to their capability to convert heat into electricity directly by conformably attaching them onto heat sources. Polymer‐based flexible thermoelectric materials are particularly fascinating because of their intrinsic flexibility, affordability, and low toxicity. There are other promising alternatives including inorganic‐based flexible thermoelectrics that have high energy‐conversion efficiency, large power output, and stability at relatively high temperature. Herein, the state‐of‐the‐art in the development of flexible thermoelectric materials and devices is summarized, including exploring the fundamentals behind the performance of flexible thermoelectric materials and devices by relating materials chemistry and physics to properties. By taking insights from carrier and phonon transport, the limitations of high‐performance flexible thermoelectric materials and the underlying mechanisms associated with each optimization strategy are highlighted. Finally, the remaining challenges in flexible thermoelectric materials are discussed in conclusion, and suggestions and a framework to guide future development are provided, which may pave the way for a bright future for flexible thermoelectric devices in the energy market.     

Recent Advancements in Nanogenerators for Energy Harvesting

Nanomaterial‐based generators are a highly promising power supply for micro/nanoscale devices, capable of directly harvesting energy from ambient sources without the need for batteries. These generators have been designed within four main types: piezoelectric, triboelectric, thermoelectric, and electret effects, and consist of ZnO‐based, silicon‐based, ferroelectric‐material‐based, polymer‐based, and graphene‐based examples. The representative achievements, current challenges, and future prospects of these nanogenerators are discussed.     

锑化物二类超晶格热电材料:能带结构、热电性能、制备与测试

热电器件由于结构简单、可靠性好、无污染等优点,在微电子、能源等领域具有广泛的应用。探索具有高热电优值(ZT)的新材料是近些年来的研究热点。超晶格材料由于独特的量子限制效应和声子界面散射,ZT值比块体材料大幅度提高。而锑化物二类超晶格与传统超晶格不同,其禁带呈错开状,由此又可以带来热电性能新的变化。阐述了锑化物二类超晶格的能带结构以及能够获得高ZT值的优势,介绍了其热电机理和研究进展,以及当前该类超晶格的制备工艺和测试方法。     

稀土磷化物的温差电性质

本文研究了 LnP(Ln=La,Nd,Sm,Y)在低温和高温下的温差电性质.测量了它们的温差电动势率随温度变化的关系.在不同温度区间的温差电动势率与温度的关系而求出的活化能符合较好,说明LnP 是一种 n 型半导体材料,它有较高的载流子浓度和较低的电阻率。有可能在温差电领域取得应用.     

太阳能半导体制冷的实验研究与数值分析

建立了以水为热交换媒介的太阳能光伏半导体制冷模块实验系统.制冷装置模块化,用以适应制冷功率变化较大的不同空间布局,通过太阳能光电半导体制冷实验获得了不同工作状态下电流、制冷量、制冷系数等重要参数,该参数可为确定系统最佳工作区域提供可靠依据.给出了太阳能热电制冷系统组合方案,介绍了一种新型组合式半导体制冷器和半导体热电发电装置,其数值计算的结构参数、最大制冷系数和制冷率等重要参数以及热电器件最佳工作区域和结构参数的最优范围,可为系统优化设计的配置提供理论上的指导.     

3D Extruded Graphene Thermoelectric Threads for Self-Powered Oral Health Monitoring

Flexible sensors play a crucial role in intelligent electronic devices, while strain-sensing is the fundamental feature for these sensors of different fields. Therefore, developing high-performance flexible strain sensors is essential for building the next generation of smart electronics. Here, a self-powered ultrasensitive strain sensor based on graphene-based thermoelectric composite threads through a simple 3D extrusion method is reported. The optimized thermoelectric composite threads show a large stretchable strain of over 800%. After 1000 cycles of bending, the threads still maintain excellent thermoelectric stability. The thermoelectric effect-induced electricity can realize ultrasensitive strain and temperature detection with high resolution. As wearable devices, the thermoelectric threads can also realize self-powered physiological signals monitoring, including the opening degree of mouth, occlusal frequency, and force of the tooth during the eating process. It provides significant judgment and guidance for promoting oral healthcare and developing good eating habits.     

热电制冷技术进展与展望

热电制冷技术是一种通过珀耳贴效应直接利用电能实现制冷的固态制冷技术。与蒸气压缩式制冷相比,热电制冷具有尺寸任意缩放、无振动、可靠性高和控温精度高等优点。本文从热电制冷的发展简史和基本原理出发,重点介绍了热电材料、制冷机结构、功能层界面以及热端散热器等影响热电制冷机性能因素的研究进展,并根据热电制冷的优势特性介绍了热电制冷的应用,最后对热电制冷技术的研究进行了总结和展望。