半导体热电陶瓷ZnO热压成型的研究

研究了半导体热电陶瓷ZnO热压成型技术,采用正交试验研究优化出其热压成型工艺;试验结果表明,所用的热压成型工艺,具有显著的活化烧结功效,可明显地降低压制压力和热压温度并缩短热压时间.试样组织疏松、有较多的孔隙,这有利于降低其热导率提高热电性能.在无粘结剂中、温低压条件下的可制备出具有一定机械强度、热电性能良好的ZnO块体热电陶瓷.     

热电材料的研究进展

本文简要介绍了热电效应的应用状况和热电材料的基本特性,重点评述了热电烧结材料、高ＺＴ值热电材料以及具有梯度热电材料的研究进展。     

硅化镁热电材料的放电等离子反应烧结

硅化镁(Mg2Si)是一种窄带隙n-型半导体,具有高的电导率和低的热导率且无毒无污染、耐腐蚀,是很有潜力的环境友好型中温域热电材料.实验用高纯镁(Mg)粉和硅(Si)粉,系统研究了放电等离子烧结制备Mg2Si热电材料的工艺过程.测试了样品的密度.用X射线衍射、场发射扫描电镜表征了样品的相组成和显微结构.结果表明:Mg,Si完全固相反应的温度为823K,适度过量的Mg含量对纯相Mg2Si的获得非常重要.823K,250MPa,30min条件下制各样品的相对密度达到97%,但样品表面容易产生裂纹.经823K,6MPa,10min完全反应的Mg2Si在1 023 K,20 MPa,10 min条件下进行二次烧结,获得了结构均匀、相对密度为98T的Mg2Si块体热电材料.     

Al掺杂量对ZnO多晶性能影响的研究

采用固相反应法制备了六方纤锌矿结构Zn1-xAlxO(0≤x≤0.005)系列多晶,探究了Al掺杂对ZnO多晶的微观形貌和热电输运性质的影响.Al掺杂促使ZnO晶粒长大联结,晶界减少,x=0.005时出现在晶界分布的ZnAl2O4尖晶石相.各组分样品经二次烧结后,电阻率均比对应组分的一次烧结样品增大1~2个数量级.掺杂后样品由ZnO的半导体行为转变为电阻率显著下降的金属行为,一次烧结样品在x=0.004有最小的室温电阻率~10 mΩ·cm,主要由于掺杂使样品载流子浓度和迁移率显著提高;300~950 K下掺杂样品热电势的绝对值和功率因子均随温度升高而增大,x=0.004时有最大的室温功率因子~0.11 mW/m·K2.综合得到ZnO中Al掺杂的饱和固溶度在0.004~0.005之间.     

Bi2Te3基P型赝三元热电材料的热压制备及性能

采用熔炼-粉碎法制备了P型Bi2Te3基赝三元热电合金粉体,粉体经筛分后,用热压法制备了(Sb2Te3)0.75(1-x)(Bi2Te3)0.25(1-x)(Sb2Se3)x样品.通过X射线衍射和扫描电镜对样品进行表征.结果表明:在热压烧结样品中,出现了晶粒的(0001)面垂直于压力方向的明显取向,垂直于压力方向是热压样品的高热电优值方向.在一定的热压压力下,样品的电导率和温差电动势率都随温度的增加而增大.在一定的热压温度下,随着压力的增加,样品的电导率增加,而温差电动势率变化不大.最好样品的热电优值达到2.78×10-3/K.     

变密宽Cu-W梯度材料的烧结致密化

本论文采用热压烧结方法,选择Zn作为烧结助剂,进行了不同W含量的Cu-W烧结体的低温致密化研究。各烧结体在相同的烧结工艺条件下（1123K,20MPa,1h）相对密度均达到97%以上,在此基础上,成功地制备出了整体致密的Cu-W体系梯度材料,共W含量沿厚度方向在0～25%（质量分数）范围内变化。     

钛合金材料应用热压烧结技术的热机械工艺行为研究

钛合金材料通过融合其他材料性能优势,实现定制化需求有效结合,为扩大钛合金合成材料应用领域创造有利条件.热压烧结技术作为先进性烧结技术,能够实现在更短时间内生成钛合金颗粒,从而获得性能更强的复合材料.文章首先对钛合金种类、组织性能等基础因素进行概述;其次,对比当前用于钛合金材料制备的三种工艺,得出最佳钛合金生成与改性工艺...     

n型Bi2 Te2.7Se0.3热电材料的冷烧结制备及其性能研究

冷烧结技术(Cold Sintering Process,CSP)是一种利用辅助液相可使陶瓷在300℃以下达到致密的新型烧结技术,不仅操作简单、成本低廉,而且节能降耗,在制备块体热电材料方面有极大的前景。本文通过溶剂热法制备了Bi₂Te_2.7Se_0.3粉体,分别与0 wt%液相、10 wt%H₂O、10 wt%EG、10 wt%NaOH溶液混合均匀,通过冷烧结方法制备了Bi₂Te_2.7Se_0.3块体热电材料,并与放电等离子烧结(SPS)所制备的样品作对比。XRD测试结果表明,所有样品均未被氧化,密度测试结果显示,冷烧结添加NaOH溶液或者H₂O的样品的致密度高达97%左右,比添加0 wt%液相的样品高约7%。添加NaOH溶液的样品在375 K时具有最高的ZT值0.9,在较低温度段(300～400 K)比SPS所制备的样品的ZT值高。我们的研究表明,通过液相辅助的冷烧结技术制备Bi₂Te     

热电材料的研究进展

本文论述了不同种类热电材料的结构特征和热电性能。阐述了提高热电材料热电性能的方法、途径以及热电材料在温差发电和制冷等方面的应用,并指出热电材料作为能源的转化方式必将成为材料界的研究重点。     

热电材料的研究现状及展望

本文在剖析能源使用现状的基础上,论述了热电材料的发展过程及其工作原理,分析了影响热电转换效率、热电优值的关键因素,指出了热电材料的研究方向。     

新型固定式ZnO光催化膜反应器的研究

以棒状纳米ZnO颗粒堆积形成的孔隙组装烧结成多孔陶瓷光催化膜,用其制成逆流固定式新型光催化膜反应器. 400~800℃范围内,随烧结温度提高,ZnO多孔膜孔隙变小. 实验研究了光源、ZnO添加量对悬浮型光催化反应器降解水溶液中染料亚甲基蓝(MB)的影响,结果表明,随ZnO添加量增加,光催化反应速度变快,当100 mL 20 mg/L MB溶液中添加量超过0.05 g时,光催化反应不随添加量增加而增加. 随持液量增加,反应器中反应速度先降低后增加. 新型固定式光催化膜反应器能更有效供氧而具有更快的光催化速度.     

ZnO基材料的压电、铁电、介电与多铁性质研究进展

ZnO是一种纤锌矿结构的第三代宽带隙半导体材料,在光电和铁电器件领域具有优良的应用前景.本文综述了近年来ZnO材料在制备与诸如压电、铁电、介电与多铁等物理性质方面的研究进展,指出了ZnO在铁电、介电与多铁性质研究方面中存在的问题,并提出解决的思路.     

微波烧结ZnO陶瓷及性能研究

ZnO被誉为是面向21世纪的现代功能材料,而微波烧结技术作为一种高效、省时、节能、无污染的先进技术,在新材料的研究和发展应用中扮演着重要角色。本文利用微波多模腔烧结系统对ZnO样品进行烧结,探索ZnO的微波吸收特性,确定了最佳的烧结工艺,并分析了烧结参数对ZnO陶瓷性能的影响。     

纳米ZnO/PP及ZnO/CaCO3/PP复合材料的性能研究

用纳米氧化锌（ZnO）与聚丙烯（PP）通过熔融共挤制得了ZnO／PP纳米复合材料．研究了ZnO／PP纳米复合材料的力学、流变学性能与纳米ZnO添加量之间的关系;同时制备了ZnO／CaCO3／PP三元纳米复合材料并对其进行了机械性能和制备成本分析。结果表明：ZnO／PP纳米复合材料的力学性能随纳米ZnO添加量的增加表现出冲击韧性先升后降,拉伸强度变化不敏感的特点;纳米CaCO3的加入不但可以降低生产成本,而且可以显著改善体系的冲击韧性;材料的拉伸破坏属于韧性断裂过程。     

时间对制备ZnO晶须的影响研究

研究了恒温陈化时间、搅拌时间对在高碱度条件下,以液相-恒温陈化法制备ZnO晶须的影响。结果表明,恒温陈化5h,搅拌时间为1．5～2h条件下,制备得到尺寸均一、结构规整、晶须产率都较高的ZnO晶须。     

Thermoelectric properties of In- and Ga-doped spark plasma sintered ZnO ceramics

In this study, indium (In)- and gallium (Ga)-doped zinc oxide (ZnO) ceramics, [Zn_(1?x?y)Ga_xIn_y]O (x = 0, 0.02; y = 0, 0.005, 0.01, 0.02), were fabricated via spark plasma sintering (SPS) at 1423 K. Crystal structure and microstructural analyses were conducted to confirm the solubility of the dopants and understand the correlations between the crystallographic phases and the various compositions. It was confirmed that the solubility of Ga (x = 0.02; y = 0.005) was promoted by doping with In and Ga, and the highest power factor of 0.99 mW K^?2 m^?1 was acquired at 1046 K. Furthermore, the thermal conductivity at 340–530 K was reduced by doping with In and Ga.     

纳米陶瓷的烧结研究

纳米陶瓷的制备过程中，烧结是关键一环。总结了现有的烧结理论，介绍了国内外流行的纳米烧结技术，并提出了今后的研究方向。     

聚丙烯酸酯-ZnO杂化材料的光催化性能研究

为了提高纳米ZnO的光催化性能,采用溶液共混法制备了聚丙烯酸酯- ZnO杂化材料,对其光催化性能进行了研究,采用FT - IR、TG -DTG对杂化材料进行了测试.结果表明:杂化材料的光催化性能优于纳米ZnO,降解率可达92.31％,随着ZnO含量增加,杂化材料的光催化性能先增加而后下降.杂化材料具有良好的重复使用性能.FI - IR分析表明在杂化材料中聚丙烯酸酯通过羧酸盐键与纳米ZnO发生杂化.UV - Vis分析表明甲基橙降解较完全.TG - DTG分析表明,杂化材料具有优良的热稳定性,杂化材料的热分解温度可达408℃.     

氧化物热电材料的研究进展

介绍了几种典型氧化物热电材料的结构特征和热电性能,阐述了提高材料热电性能的方法、途径以及该类材料在热电发电和制冷及气体传感器等方面的应用,并指出氧化物热电材料必将成为材料研究的亮点。     

Microstructural and Thermoelectric Characteristics of Zinc Oxide-Based Thermoelectric Materials Fabricated Using a Spark Plasma Sintering Process

M-doped zinc oxide (ZnO) (M=Al and/or Ni) thermoelectric materials were fully densified at a temperature lower than 1000°C using a spark plasma sintering technique and their microstructural evolution and thermoelectric characteristics were investigated. The addition of Al₂O₃ reduced the surface evaporation of pure ZnO and suppressed grain growth by the formation of a secondary phase. The addition of NiO promoted the formation of a solid solution with the ZnO crystal structure and caused severe grain growth. The co-addition of Al₂O₃ and NiO produced a homogeneous microstructure with a good grain boundary distribution. The microstructural characteristics induced by the co-addition of Al₂O₃ and NiO have a major role in increasing the electrical conductivity and decreasing the thermal conductivity, resulting from an increase in carrier concentration and the phonon scattering effect, respectively, and therefore improving the thermoelectric properties. The ZnO specimen, which was sintered at 1000°C with the co-addition of Al₂O₃ and NiO, exhibited a ZT value of 0.6 × 10⁻³ K⁻¹, electrical conductivity of 1.7 × 10⁻⁴Ω⁻¹·m⁻¹, the thermal conductivity of 5.16 W·(m·K)⁻¹, and Seebeck coefficient of −425.4 μV/K at 900°C. The ZT value obtained respects the 30% increase compared with the previously reported value, 0.4 × 10⁻³ K⁻¹, in the literature.