热电材料的研究现状及最新应用

热电材料是一种能实现热能和电能转换的功能材料，在能源枯竭、环境问题凸显的今天，其作为一种绿色可再生的新型能源转换材料，其重要性日渐显现。简单介绍了热电材料的热电转换原理，目前研究中改进热电材料性能的主要方式，热电材料目前主要研究的种类及最新应用领域等，以期为后续热电材料的研究提供借鉴。     

含钌热电材料研究进展

热电材料是能够利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料,其转换效率取决于材料的热电优值ZT。介绍了几种典型的钌基合金的晶体结构特征及其热电性能,论述了钌掺杂对合金热电性能的影响规律,阐述了含钌热电材料研究现状。     

M-Rh-O热电材料的研究进展

综述了La-Rh-O、Bi-Rh-O、Cu-Rh-O、Ca-Rh-O、Zn-Rh-O、Li-Rh-O系列铑基氧化物热电材料的最新研究工作,分析其晶体结构、制备方法、元素掺杂对热电性能的影响,认为铑基氧化物热电材料是目前很有潜能的新型热电材料。     

热电材料的最新进展

本文首先介绍了热电材料的基本原理,分析了热电材料的研究现状及提高热电材料的几种途径,评述了热电材料研究的最新进展。     

热电材料的载流子迁移率优化

热电材料是一种能将热能与电能直接相互转换的功能材料,其热电转换效率由材料的平均热电优值决定.高热电优值要求材料同时具有高的电传输性能和低的热导率,即"电子晶体-声子玻璃"特性.常用的能带调控和缺陷设计虽然能优化载流子有效质量和晶格热导率,但同时会造成载流子迁移率的降低,使得材料的平均热电优值提升有限.所以,保持高的载流子迁移率是提升材料在宽温域内平均热电优值的关键.本综述总结了提高热电材料载流子迁移率的方法,包括晶体缺陷调控和热电耦合参数调控.其中,晶体缺陷调控包括制备晶体、对称性调控和微缺陷调控策略;热电耦合参数调控包括能带对齐、调制掺杂和能带锐化策略.同时讨论了这些策略在多个热电材料体系中的应用,证明以上策略可以有效平衡载流子与声子散射,协同调控载流子迁移率、有效质量和载流子浓度之间的关系,在宽温域内获得热电优值的大幅提升.概括表明,载流子迁移率优化策略是一种提升热电材料性能的有效手段,为开发高效热电材料提供了新的研究思路.     

热电变换功能材料

文中讲述了热电效应的物理意义。很久以来热电变换材料就在人们日常生活中发挥了重要作用,随着石化燃料资源的日益枯竭,人们对热电变换功能材料开始重视起来。文章探讨了有关这类材料的研究开发动向,并展望了未来的发展前景。传统的热电变换材料有Ｂｉ２Ｔｅ３系、ＰｂＴｅ系、β－ＦｅＳｉ２系、ＳｉＧｅ系、过渡金属硅化物系等。新型材料有稀土类氧族元素化合物、Ｚｎ４Ｓｂ３系、硼化物系等,还有Ｎａ０．５　ＣｏＯ２、多孔Ｙ２Ｏ３等氧化物系热电变换功能材料。热电变换功能材料     

强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备

近些年来关于强磁场下材料加工过程的研究取得了长足的发展和进步。本文综述了强磁场下金属材料凝固过程控制和新材料制备的研究进展。重点介绍了强磁场下Lorentz力、热电磁力和磁化力对熔体流动、溶质分布和组织演变的影响规律;磁力矩对磁性相的晶体取向的作用规律;磁偶极间相互作用对相排列的控制作用等。同时,介绍了利用强磁场下的凝固方法制备MnSb/MnSb-Sb梯度复合材料和梯度磁致伸缩材料、各向异性材料等新型功能材料的研究进展。通过强磁场控制金属材料凝固过程可以有效改善材料的微观组织,并进一步提高材料性能,这为开发新型功能材料提供新的途径。     

热电材料微结构调控热电输运行为的研究进展

热电材料是绿色能源转化、温差电技术应用的关键材料。由于各性能指标相互抑制,材料热电性能改善遇到瓶颈。材料微结构设计协同调控热电性能为下一代热电材料发展提供了一条明确思路。本文介绍热电材料"多尺度微结构构筑"、"电子晶体离子液体"、"晶格缺陷工程"等改善热电性能的新概念,从原子、纳米、微米等尺度分析能带调控、弱键合、非简谐振动效应、纳米畴散射机制、调幅分解、能量过滤机制、相变现象等物理、化学过程对热电输运行为的影响;阐述了热电材料晶体微结构特征,总结了点缺陷、晶界、纳米畴等结构参量对能带结构、载流子自由程、晶格振动模式等物理参量的影响规律;展望了下一代高性能块体热电材料的发展方向。     

低维热电材料研究进展

随着现代技术的发展和能源环境危机的加剧,适应21世纪绿色环保主题的热电材料及其器件越来越受到关注。近年来的理论和实验研究表明,低维化和小尺度化是热电材料研究和开发极具前景的发展方向,本文对低维热电材料性能的影响因素、材料合成以及性能测试技术的研究进展进行介绍和简要评述,并讨论了低维热电材料的研发方向。     

Bi-Te基热电材料的研究进展

阐述了Bi2Te3热电材料的基本特性，评述了Se，TeL4，SiC，RE（La，Ce等）的掺杂对BiTe材料热电性能的影响，以及国内外掺杂Bi—Te基热电材料的研究进展。介绍了Bi—Te基合金的制备技术的发展。最后指出通过材料的结构优化、组分调整及制备技术的改进，可以进一步提高材料的热电性能，得到理想的热电优值。     

热电材料研究进展

热电材料是能够使热能与电能直接相互转化的材料，它的出现为制造无污染、无机械运动、高效率的发电和制冷设备提供了广阔前景。随着环境和能源问题日益突出，热电材料越来越受到人们重视。在其发展过程中热电材料涌现出诸多种类，本文对热电材料近年来研究进展进行了介绍和简要评述。     

悬浮熔炼制备Half-Heusler合金Zr1-xTixNiSn0.975Sb0.025及其热电性能

采用悬浮熔炼法合成了Zr1-xTixNiSn0.975Sb0.025(x = 0, 0.15, 0.25, 0.5)基Half-Heusler热电材料,X射线衍射结果表明所制备合金为单相.相对于常规方法,悬浮熔炼显著缩短了制备Half-Heusler合金的时间.同时研究了Ti取代及不同热压条件对材料热电性能的影响.结果表明:ZrNiSn0.975Sb0.025合金进行A位取代可降低材料的热导率,而不会明显影响其热电性能.致密度可以影响材料的热电性能,适当的热压条件可以使合金的ZT值达到最大,约为0.45.     

Electric and mechanical performances of Bi0.5Sb1.5Te3 prepared by spark plasma sintering

Thermoelectric (TE) materials are a kind of functional materials which can be used to convert directly heat energy to electricity or reversely.The thermoelectric effects hold great potential for application in power generation and refrigeration.Bi2Te3 and its alloys are well known as best TE materials currently available near room temperature.This paper studies respectively the effects of spark plasma sintering (SPS) on electric performance of Bi0.5Sb1.5Te3 thermoelectric materials that are prepared through vacuum melting and ball milling.Through X-ray Diffraction and cold field emission scanning electric microscope s4800, the phase constituent and microstructure of the TE materials samples were analyzed.Electric conductivity and power factor can be improved with the rise of Spark Plasma Sintering temperature (from 300 to 500 ℃) and pressure(from 30 to 60 MPa), and the density and mechanical strength of Bi0.5Sb1.5Te3 thermoelectric material increase, too.     

B掺杂p型SiGe合金的制备与热电性能表征

以一定化学计量比均匀混合的Si、Ge、B混合粉末为原材料,使用放电等离子烧结(SPS)一步法合金化制备了p型Si₈₀Ge₂₀B_x(x=0.5,1.0,2.0)合金热电材料,并对样品的组成、微观形貌、热电性能进行了表征与分析。结果表明,放电等离子烧结过程实现原位合金化并烧结为块体材料。随着B掺杂量的增加,电导率明显提升,热导率显著下降,当温度为950K时,热导率为1.79W/(m·K)。在1050K时,ZT值达到了0.899。球磨和掺杂的协同作用使得SiGe合金基体内产生不同类型的缺陷特征而散射不同波长的声子,导致硅锗合金热导率的降低。     

硅纳米线复合Mg2Si基热电材料的制备与性能研究

利用溶液法混合粉体并通过电场激活压力辅助烧结(FAPAS)方法制备了不同硅纳米线含量的Mg_2Si基复合热电材料,研究了硅纳米线的掺入及含量对基体材料热电性能的影响。结果表明:硅纳米线掺入后材料电导率大幅降低,塞贝克系数基本不变,热导率小幅降低。随着硅纳米线掺量增加,材料电导率降低,塞贝克系数稍有提高,热导率有升高趋势。硅纳米线掺量为0.1at%的样品在800 K时ZT值达到最高值0.5。