P型Bi_2Te_3基热电材料直接电镀镍

采用常温硫酸镍电镀溶液研究了不同阴极电流和不同电镀时间对P型Bi2Te3基热电材料电镀镍层的显微结构和结合性能的影响。对镍层的形貌、厚度、成分以及与Bi2Te3基体之间的接触电阻进行了表征。研究结果表明在选定实验条件下,电流密度为1.0A/dm2,沉积时间为6分钟时界面电阻为最小值1.804Ω。     

Bi_2Te_3基热电材料的微观结构与电学性能

用粉末冶金工艺结合SPS烧结制备了n型Bi2(Te0.975Se0.025)3和p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3多晶半导体合金,并通过XRD衍射分析和SEM观察等方法研究其在不同方向上的微观结构,测试了其热电性能。结果表明试样的电导率随烧结温度的增加而减小,试样内部的晶粒具有明显的取向,材料的电学性能也同样具有各向异性的性质。     

SPS法制备Bi_2Te_3基热电合金的热电性能

用粉末冶金工艺结合SPS烧结制备了p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3和n型Bi2(Te0.975Se0.025)3多晶半导体合金,研究烧结工艺对其热电性能的影响.结果表明,室温下,p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3材料的热电优值Z为3.25×10<'-3K<'-1,n型Bi2(Te0.975Se0.025)3材料的热电优值Z为2.21×10<'-3K<'-1.     

热电材料热压烧结技术研究

讨论了热电材料热压烧结的特点和过程,针对不同类型的热电材料首次提出了内热、外热和内外热3种热压烧结方法及其相应的模具结构.试验显示,成形烧结方法结构简单、合理有效,可烧结出性能优良的热电块体材料.     

低维Bi_2Te_3基热电材料的研究进展

Bi_2Te_3及其固溶体金金是目前室温附近发展最为成熟、性能最好的一类热电材料,在热电制冷及温差发电方面具有广阔的应用前景.如何最大限度地提高材料的热电优值是当今热电材料研究的主要问题.传统块体Bi_2Te_3基热电材料的最高ZT值只能达到1.0左右,而低维化、纳米化的Bi_2Te_3基热电材料可使电子和声子的传输得到合理调控,从而大幅提升材料的热电性能.综述了二维纳米薄膜、一维纳米线(管、棒)和准零维纳米颗粒等低维Bi_2Te_3基热电材料的最新研究进展,并结合目前的研究状况展望了今后的研究重点及发展方向.     

热电材料NaCO2O4热压烧结工艺研究

经实验摸索再经均匀试验和正交试验研究，研制出热电材料NaCo2O4的热压烧结工艺。试验结果表明，所用的热压烧结工艺可明显降低压制压力、烧结温度及缩短烧结时间，具有显著的活化烧结功效，且可保持原有的组织结构。热压烧结体组织疏松、有较多的孔隙，是降低热导率提高热电性能的有效措施和良好结果。     

Pb对Bi-Sb基纳米热电材料低温性能影响

采用机械合金化法获得Bi0.85Sb0.15-xPbx（其中X=0、0．01、0．03、0．05）纳米晶粉末材料，在常温下用1GPa压制成型，然后在473K温度下烧结2h制成块材，并对其热电性能进行了研究。在80-300K温区测量了样品的Seebeck系数和电导率，并计算出材料在80-300K温区的功率因子变化情况。结果表明：掺入Pb后材料由n型变为P型，在205KBi0.85Sb0.14Pb0.01样品的Seebeck系数为101μV／K，在80-180K掺入少量Pb样品的电导率和功率因子比没掺Pb样品要高，表明掺入Pb可以明显改变Bi0.85Sb0.15纳米晶粉末材料在低温下的热电性能。     

Bi_2Te_3/炭黑复合材料的制备及热电性能

采用水热法合成Bi_2Te_3粉体,将炭黑(CB)与其掺杂制备不同比例的碲化铋/炭黑(Bi_2Te_3/CB)复合材料,研究复合材料的热电性能。同时采用TGA、SEM、XRD等分析方法表征Bi_2Te_3/CB复合材料的结构,探究微观结构与热电性能的关系。研究发现:室温下,CB的引入使Bi_2Te_3/CB复合材料的热导率大大降低(0.5957 W/(m·K)降到0.0888 W/(m·K));随着Bi_2Te_3含量的增加,复合材料的电导率、热导率均增大,Seebeck系数先增加后降低;当Bi_2Te_3含量为88.9%时,在558℃烧结10min所得的Bi_2Te_3/CB复合材料室温下热电优值ZT最大(ZT=0.21)。虽然ZT值未能达到应用价值,但是CB的添加为改善Bi_2Te_3材料的热电性能,尤其在降低材料的热导率方面,提供了新方法和新思路。     

PbTe基合金的热压制备与热电性能

以Pb粉,Te粉和PbI2粉为原料,采用固相合成方法合成了掺杂PbI2(0.03,0.05,0.1,0.3at%)N型PbTe合金,XRD分析表明,合金具有NaCl型面心立方结构。采用热压烧结法将PbTe合金粉末烧结成块体材料,运用XRD,SEM方法对材料的物相组成和形貌进行了表征,表明热压烧结后材料仍保持NaCl型面心立方结构,出现偏析现象,分为富Te相和富Pb相,其中富Pb相呈现片状。通过材料热电性能参数的测试,研究了20MPa下不同热压烧结温度,不同含量PbI2掺杂对材料热电性能的影响,结果表明合理热压烧结温度对材料的热电性能提高起到关键作用,当PbI2含量为0.1at%时,PbTe合金在350℃具有最高的功率因子2.48mW/(m.K2)。     

制备工艺对n型Bi_2Te_3基材料热电性能和抗压强度的影响

以商用区熔(ZM)n型Bi2Te3基材料为原料,采用简单研磨结合放电等离子烧结技术(ZM+SPS)和熔体旋甩(MS)结合放电等离子烧结技术(MS+SPS)制备了n型Bi2Te3基块体热电材料.对三种不同工艺制备出样品的微结构、热电性能和力学性能进行了研究.FESEM微结构表征结果表明:区熔样品的晶粒粗大,有较强的取向性;经SPS烧结后,晶粒细化,取向性大为降低;而区熔样品经MS+SPS后,晶粒得到进一步细化,且没有明显的取向性.对三组样品进行的热电性能和抗压强度测试,结果表明:区熔原料最大ZT值为0.72(430K),抗压强度仅为40MPa;经SPS后,样品的最大ZT值为0.68(440K),抗压强度为110MPa,相比区熔样品提高了175%;MS+SPS样品的最大ZT值为0.96(320K),其室温ZT值相比区熔样品提高了64%,抗压强度相比区熔样品提高了400%,达到200MPa.     

K、Al共掺杂Bi_2 Te_(2.7) Se_(0.3)热电材料的制备及性能研究

采用真空熔炼和热压烧结技术制备了K和Al共掺杂Bi2Te2.7Se0.3热电材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构和表面形貌进行了表征。XRD分析结果表明,K0.04Bi1.96-x Al x Te2.7Se0.3块体材料的XRD图谱与Bi2Te2.7Se0.3的XRD图谱对应一致,SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征。K0.04Bi1.92-Al0.04Te2.7Se0.3合金提高了材料的Seebeck系数,K0.04Bi1.88Al0.08Te2.7Se0.3和K0.04Bi1.84Al0.12Te2.7Se0.3大幅度提高了材料的电导率,通过K和Al部分替代Bi,使材料的热导率有不同程度的减小,在300~500 K温度范围内,K和Al共掺杂均较大幅度地提高了Bi2Te2.7Se0.3的热电优值。     

Bi_2Te_3柔性热电薄膜发电器件

在几种形状不同的柔性电路板上磁控溅射Bi_2Te_3薄膜,温差测试之后进行结构的优化设计。在给予一定温差条件下,测量优化设计后的柔性热电薄膜在退火前后的输出电压和电阻率,并提出了改进措施。研究表明:优化后的柔性热电薄膜相较之前有很大的改善;柔性热电薄膜输出的电压与提供的温差近似呈线性关系;在温差为200K时,输出电压为310mV,电阻率为0.792mΩ·cm;200℃/h真空退火后,输出电压增大到368mV,电阻率也同时增大,达到0.869mΩ·cm。     

Bi_2Te_3/Bi_2Se_3纳米复合热电材料的制备和性能

通过水热法分别合成了Bi2Te3和Bi2Se3纳米粉末,粉末按目标产物Bi2Te2.85Se0.15混合后真空热压烧结(523～623K,50或80MPa)制成块体材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和场发射扫描电镜对合成的粉末和块体进行了分析,对块体在室温附近的载流子浓度、迁移率、霍尔系数、以及298～598K温度区间的电导率和Seebeck系数进行了测试。在623K,80MPa,保温60min真空热压烧结得到的样品的功率因子在298K达到了峰值19.1μWcm-1K-2。探讨了烧结温度和压力对材料相结构和形貌的影响。     

Te与In共掺杂对Cu2SnSe3热电性能的影响

Cu₂SnSe₃基化合物作为一种绿色环保的新型热电材料, 近年受到了研究者的广泛关注。然而, 本征Cu₂SnSe₃基化合物载流子浓度低、电性能较差。为优化Cu₂SnSe₃化合物的电热输运性能, 本研究采用熔融、退火结合放电等离子烧结技术制备了一系列Cu₂SnSe_3-xTe_x (x=0~0.2)和Cu₂Sn_1-yIn_ySe_2.9Te_0.1 (y=0.005~0.03)样品, 研究了Te固溶和In掺杂对材料电热输运性能的影响。Te在Cu₂SnSe_3-xTe_x (x=0~0.2)化合物中的固溶度为0.10, Te固溶显著增加了材料的载流子有效质量, 从本征Cu₂SnSe₃样品的0.2m_e增加到Cu₂SnSe_2.9Te_0.1样品的0.45m_e, 显著提高了材料的功率因子, Cu₂SnSe_2.99Te_0.01样品在300 K下获得最大功率因子为1.37 μW·cm^-1·K^-2。为了进一步提高材料的电传输性能, 本研究以Cu₂SnSe_2.9Te_0.1为基体并选取In在Sn位掺杂。In掺杂将Cu₂SnSe₃基化合物的载流子浓度从5.96×10¹⁸ cm^-3 (Cu₂SnSe_2.9Te_0.1)显著提高到2.06×10²⁰ cm^-3 (Cu₂Sn_0.975In_0.025Se_2.9Te_0.1)。调控载流子浓度促进了材料多价带参与电传输, 材料的电导率和载流子有效质量显著增加, 功率因子得到大幅度提升, 在473 K下Cu₂Sn_0.995In_0.005Se_2.9Te_0.1化合物获得最大功率因子为5.69 μW·cm^-1·K^-2。由于电输运行性能显著提升和晶格热导率降低, Cu₂Sn_0.985In_0.025Se_2.9Te_0.1样品在773 K下获得最大ZT为0.4, 较本征Cu₂SnSe₃样品提高了4倍。     

热压烧结添加MoS2的Ti3SiC2复合陶瓷及性能

利用热压烧结工艺(Hot-Pressing Sintering HP)制备不同MoS2质量含量的Ti3SiC2复合陶瓷,并研究其性能.研究表明,在烧结温度为1 400℃,30 Mpa压力,保温60 min的条件下,Ti3SiC2复合陶瓷烧结体的相对密度达99%以上.在Ti3SiC2中添加MoS2能大幅提高材料的性能,当MoS2含量为4 w%时,Ti3SiC2复合陶瓷的显微硬度达到7.83 Gpa,同时它的电导率达到10.05×10#S·m-1.在载荷为38 N和转速为400 r/min下,Ti3SiC2复合陶瓷在干摩擦和油润滑两种摩擦条件下的摩擦系数分别为0.176～0.283和0.062～0.134,并且试样的磨损率分别为2.657×10-6 mm3·N-1·m-1和1.968×10-7 mm3·N-1·m-1,比单相Ti3SiC2陶瓷的磨损率(9.9×10-5 mm3·N-1·m-1)小.     

块体Bi2Te3基热电材料性能优化及最新进展

在分析块体Bi2Te3基热电材料性能优化设计思路的基础上,重点探讨了成分优化、结构优化、合成优化及成型优化中提高块体Bi2Te3基热电材料性能的方法。提出了一套值得探讨的优化设计方案,展望了Bi2Te3基热电材料在温差发电和半导体制冷领域颇具潜力的应用前景。     

Ag0.8PbmSbTem+2热电材料的快速热压法制备及性能表征

采用真空封管熔炼法成功制备N型Ag0.8PbmSbTem+2(m=12,14,16,18)合金粉体材料,经过高能球磨使合金粉末粒度达到微米量级。利用快速热压烧结工艺,在673K,压力为20MPa下,烧结30min,制备块体热电材料。研究快速热压和m值的变化对材料的结构和热电性能的影响。当m=16时,在348K材料Seebeck系数达到最大值-634μV/K。当m=18时,在548K功率因子达到最大值7.5×10-4W/(m·K2)。     

热电材料Bi_2Te_3粉体的制备及粒径分析

为了确定经机械合金化法制备的Bi2Te3粉体进行激光粒度分析的适宜条件,运用X射线粉末衍射、激光粒度分析、比表面积分析等手段对样品物相和粒径进行分析。结果表明,高能球磨30 h后,Bi2Te3晶粒的平均粒径达到本实验中的最小值135 nm;当分散剂采用Tween-80,体积分数为1%;粉体质量浓度为0.01 g/mL时,对样品进行激光粒度分析的结果较为理想。     

La2O3对热压烧结Al2O3性能的影响

以高纯的α-Al2O3为原料,以MgO、La2O3为烧结助剂,采用热压烧结工艺制备Al2O3。用阿基米德法、SEM、XRD等研究了材料的烧结性能、显微结构和相组成;用三点弯曲法测试材料的力学性能,用阻抗仪和氦质谱检漏仪分别测试试样的介电性能和气密性。结果表明：在1500℃烧结制备的材料晶粒细小,平均晶粒尺寸小于1μm,...     

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,TeL,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.