成型压力和掺杂对Na1.4Co2O4基材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Na位掺杂Sr和Li(掺杂量分别为0.1,0.2,0.3和0.4)的Nal.4Co2O4基热电材料,研究了成型压力和掺杂对Nal.4Co2O4基材料电导率、Seebeck系数和功率因子等热电性能的影响.采用XRD分析了NaxCo2O4基热电材料的相组成.研究结果表明:掺杂Sr和Li制备的Nal.4Co2O4基材料的主晶相均为γ-Nal.4Co2O4;增加成型压力及掺杂Li均可明显提高材料的电导率、Seebeck系数和功率因子;当Li掺杂量为0.4时,在310MPa下制备的Nal.4Co2O4基材料的功率因子为7.44mw·m-1·K-2,明显高于未掺杂试样;适量掺杂Sr也可一定程度上提高材料的热电性能.     

机械合金化结合放电等离子烧结技术制备热电材料的研究进展

近年来,热电材料研究取得重要突破,不仅传统Bi₂Te₃、PbTe基热电材料性能得到提升,同时还发现一批新型高性能热电材料,如SnSe、GeTe等。热电材料性能的提升不仅取决于材料成分、结构及缺陷,还与制备工艺密不可分。机械合金化（mechanical alloying,MA）结合放电等离子体烧结（spark plasma sintering,SPS）的粉末冶金技术是制备热电材料的重要方法,该方法简单、高效,获得的晶粒尺寸较小,同时可以引入纳米结构和缺陷,有助于降低晶格热导率,获得高热电性能。此外,基于机械合金化结合放电等离子体烧结技术制备出的块体材料具有更优的力学性能,可以有效地增强热电器件的使用寿命。本文介绍了机械合金化与放电等离子体烧结方法制备热电材料的基本原理和关键影响因素,并概述了利用该方法制备的碲化物、硫化物和硒化物基热电材料的研究进展。     

热电转换材料与β—FeSi2

本文简述了热电转换材料研究工作的状况，分析了β-FeSi2制备及提高其热电转换性能的途径，认为机械合金化是制备β-FeSi2较好的方法。     

高电导率小分子热电材料的合成及其热电性能研究

低电导率是限制有机热电材料广泛应用的主要原因.文章设计合成了一种高电导率有机热电材料,4-{2,7-双[4-(4-氟苯基)]-9-(4-磺酰基丁基)-9H-氟-9-基)丁基亚硫酸钾(FPD-PF2),其本征电导率达到23.4 S cm-1.通过旋涂FPD-PF2制备的热电薄膜的载流子迁移达到4.9 cm2 V-1s-1,功率因数达到65.5μW m-1 k-2,表现出良好的应用潜力.     

热电半导体发电器和致冷器的应用前景

本文介绍了温差发电器和热电致冷器的工作原理,阐述了热电半导体在热电发电和热电致冷方面产业化的应用现状及前景,分析了热电发电器和热电致冷器产业化的研发方向。     

方钴矿热电材料的研究进展

回顾了熔融法、固相反应法、机械合金化和放电等离子烧结技术等方钴矿热电材料的制备方法及其特点，重点阐述了在方钴矿化合物中固溶F2，Ni等元素，以及在方钴矿化合物中填充碱土或稀土元素对热电性能的改进；同时介绍了低维化对方钴矿化合物的热电传输特性的影响。提出了优化方钴矿化合物热电性能的途径。     

急冷甩带对Bi2Te2.7Se0.3热电材料微观结构与电性能的影响

采用急冷甩带法和放电等离子体烧结(SPS)制备得到了块体Bi2Te2.7Se0.3热电材料,在室温下测量其热电性能,Seebeck系数最高达到-139.33μV·K-1,功率因子也有所提高,最大值1.71×103w·m-1·K-2,计算得到最大热电优值0.421.材料经急冷甩带后,微观组织结构发生变化,内部缺陷增多,晶粒细化,改变了载流子的散射机制,增强了声子散射.虽然电导率有一定程度减小,但Seebeck系数增大,热导率减小,提高了热电性能.     

热压烧结P型碲化铋基热电材料的显微组织与性能

为克服目前市售单晶产品加工性能差、取向性高等问题,以高纯单质Te、Bi和Sb为原料,采用熔炼-冷淬-粉碎-热压工艺制备P型碲化铋基热电材料;用氧氮分析仪、粒度分析仪对热压烧结前粉料的氧含量和粒度进行了测定,用扫描电镜、X射线衍射仪对烧结块体沿不同方向的微观形貌、物相结构进行了表征。不同方向的热电性能测试结果显示,热压工艺制备的P型碲化铋基热电材料在不同方向上的塞贝克系数和ZT值基本相同,但电阻率和热导率有不同程度的取向;与市售区熔单晶相比,取向度明显降低,最终样品的相对密度高达99%,且最高ZT值为1.02。该热压烧结工艺的生产设备简单、生产成本低、工作效率高,适合推广至工业化规模生产。     

碘化铯锡半导体热电性能独特北大核心

美国研究人员发现,一种名为碘化铯锡（CsSnI3）的晶体半导体材料具有独特的热电性能,能在保持高电导率的同时,隔绝大部分热量传递。他们在美国《国家科学院学报》上发表文章指出,这种材料的热电性质独特,应用前景十分广阔。碘化铯锡是一种半导体材料,几十年前就被发现,但直到最近几年才受到一些科学家的重视。     

In掺杂Ag_(0.8)Pb_(18)SbTe_(20)热电材料的快速热压制备及性能表征

研究了快速热压工艺和In掺杂对Ag0.8Pb18SbTe20基热电材料微结构和热电性能的影响。采用真空封管熔炼法成功制备n型Ag0.8Pb18InxSb1-xTe20(x=0.25,0.5,0.75,1)合金粉末材料,同时结合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693 K温度、15 MPa压力下烧结30 min,制备块体热电材料。研究结果表明,In对Sb的取代增加了热电材料的电导率,改善了材料的热电性能。当In掺杂量x=1时,材料于623 K的电导率达到最大值239 S/cm;当x=0.5时,材料于623 K的功率因子达到最大值3.1×10-3W/(m.K2)。     

Zn4Sb3高性能热电材料的制备

A "reaction-extrusion process" has been developed to prepare Zn4Sb3 bulk materials with high thermoelectric performance.The synthesis,densification,and shape-forming of Zn4Sb3 bulk materials were realized simultaneously in one hot-extrusion process,and the resulting extrudates had high density with single β-Zn4Sb3 phase.A large extrusion ratio and a small punch speed are advantageous to enhance thermoelectric performance.The extruded Zn4Sb3 materials exhibited excellent thermoelectric performance,for example,the dimensionless thermoelectric figure of merit is 1.77 at 623 K,which is 36% higher compared to conventional hot-pressed materials.On the other hand,the incorporation of 1% SiC nanosized particles into Zn4Sb3 matrix leads to improvements in both thermoelectric and mechanical properties.     

热电氧化物的制备和性能研究进展

近年来，由于热电氧化物具有优良的性能，适合于在空气气氛和高温环境中工作，无毒性，无环境污染等问题，制作简单，可以直接在空气中烧结，不需真空等优点，而受到了广泛的关注。对热电氧化物的各种制备方法进行了概述和评论，重点介绍了热电氧化物新的制备方法及其性能研究进展，并对未来发展前景进行了分析，通过掺杂碱金属、碱土金属和稀土等元素提高氧化物的电导率，细化晶粒降低热导率，从而制备高性能的热电氧化物陶瓷材料。     

具有不同扩散势垒的p型(Bi1-0.85Sb0.85)2Te3和PbTe二元梯度热电材料的研制

在分析了热电材料的发展背景和研究理论的基础上,采用热压法制备出单体和双层具有不同扩散势垒的(Bi_1-0.85Sb_0.85)₂Te₃与PbTe体系二元梯度热电材料.金属,Fe,Ni和Mg被用作层间扩散势全材料.测定了它们的热电性能,分析了它们的物质组成和各层内和层间的成分分布,确定出较好的扩散势垒材料为金属铁和钴.     

Thermoelectric Properties of CexCo4Sb12 Prepared by MA-SPS

Starting with elementary powders, thermoelectric materials CexCo4Sb12 were prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering (MA-SPS). XRD analyses reveal that the expected major phase, named skutterudite was formed in MA process and was kept after SPS. The thermoelectric properties of MA-SPS samples including resistivity, Seebeck coefficient, power factor, thermal conductivity and the dimensionless figure of merit (ZT) were studied by varying Ce content and temperature. Depending on Ce levels, both P and N types of thermoelectric semiconductors were obtained. MA-SPS sintered Ce1.0Co4Sb12 exhibits the highest ZT in the range of 100-500℃ and the maximum ZT is found at x=1.0 and 400℃.     

Thermoelectric properties of LaFe_3CoSb_(12) skutterudite materials with different nanostructures

Nanostructures with different morphologies could profoundly influence the electron and phonon transport in thermoelectric materials and thus their properties could be improved by tuning the nanostructures.The LaFe3CoSb12 skutterudite nano powders with differentmorphologies were fabricated via a hydro/solvo thermal route.The microstructures of the hot-pressed LaFe3CoSb12 bulks were characterizedthrough X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy(SEM) and the effects of the nanostructures on the thermoelectric properties were investigated by measuring the electrical conductivity,the Seebeck coefficient and the thermal conductivity.The results suggestedthat the mixed morphology of nanorods and nanospheres could enhance the electrical conductivity largely although the Seebeck coefficientwas decreased and the thermal conductivity was increased slightly.Differently,a higher Seebeck coefficient,a lower thermal conductivity anda lower electrical conductivity could be obtained for the LaFe3CoSb12 bulk with a single morphology of nanospheres.Consequently,the figure of merit of LaFe3CoSb12 bulk with a mixed morphology of nanorods and nanospheres could be increased by about 59% as compared tothat with a single morphology of nanospheres.     

掺杂PbTe基热电材料的粉末冶金法制备及其性能研究

通过溶剂热法制备出立方相PbTe纳米粉末,采用真空封管熔炼法得到PbTe基热电材料Ag0.5Pb8-xSnxSb0.5Te10的合金锭。通过高能球磨得到合金粉末,采用粉末冶金快速热压工艺制备该材料的块体材料。研究了不同Pb/Sn比在300～700K范围内对材料热电性能的影响。研究结果表明,当x=4,电导率在300K时达到1 300S/cm,在600K时达到340S/cm。当x=2,Seebeck系数在625K时达到261μV/K的最大值。功率因子达到15.9×10-4 Wm-1 K-2。     

闪蒸法制备N型Bi2( Te0.95Se0.05)3薄膜的微结构及热电性能研究

采用闪蒸法在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2(Te0.95Se0.05)3热电薄膜,并在373 ～573 K进行1h的真空退火处理.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析.采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法进行测量,采用温差电动势法在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征.沉积态薄膜表明了(015)衍射峰为最强峰,退火处理后最强衍射峰为(006);沉积态薄膜由许多纳米晶粒组成,晶粒大小分布较均匀,平均晶粒尺寸大约45 nm,退火处理后出现了斜方六面体的片状晶体结构.退火温度从373 K增加到473 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数增加,激活能也随退火温度的增加而增大,退火温度从523 K增加到573 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数都缓慢下降.从373 ～473 K,热电功率因子随退火温度的升高而单调增加,退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别是2.7 mΩ.cm和-180μV·K-1,热电功率因子最大值为12 μW.cmK-2.退火温度从523 K增加到573 K,热电功率因子的值逐渐下降.