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《方鈷礦基熱電材料的熱電性能》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要熱電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電能與熱能之間直接轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體功能材料。由熱電材料制作的溫差發(fā)電和制冷器件具有無污染、無噪聲、易于維護(hù)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)余熱發(fā)電、航天、微電子及制冷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。方鈷礦化合物是一種新型的中溫區(qū)熱電材料，其中填充方鈷礦化合物因其同時(shí)具有晶體的良好導(dǎo)電性能和玻璃的低熱導(dǎo)率被認(rèn)為是一種典型的“電子晶體．聲子玻璃”材料。制備多元的填充方鈷礦材料可以優(yōu)化材料成分，提高材料的熱電性能。本文采用真空熔煉．退火合成方法，以Co、Sb、Ni、Yb、La、Te等單質(zhì)為原料制備了方鈷礦化合物。應(yīng)用XRD、SEM等手
2、段對(duì)粉末、熱壓試樣進(jìn)行了物相成分和微觀形貌的分析。對(duì)熔煉試樣粉末采用真空熱壓技術(shù)進(jìn)行熱壓，測(cè)試熱電性能。主要取得以下研究成果：1．制備了La、Yb、Ce單填充和La．Ca、La．Yb雙填充方鈷礦化合物，并研究了它們的熱電性能。研究發(fā)現(xiàn)不管是單填充還是雙填充都能夠顯著的降低方鈷礦材料的熱導(dǎo)率，但采用La．Yb雙填充改善電學(xué)性能效果不佳。其中Lao．5C04Sbl2、Ybo．2C04Sbl2、Ceo．2C04Sbl2和Lao．4Cao．1C04Sbl2的最大Z丁分別達(dá)到了0．69(773K)、1．24(773K)、0．55(723K)和
3、0．74(735K)。在提高方鈷礦熱電性能方面，重稀土元素Yb優(yōu)于輕稀土元素La和Ce，稀土．堿土雙填充方鈷礦優(yōu)于這兩種元素的單填充方鉆礦。2．采用熔煉一退火方法制備了【a、Ni共摻方鈷礦熱電材料Lao．3C04-xNixSbl2∞印，0．1，0．5，0．75，1)。研究發(fā)現(xiàn)，Ni的固溶度在0．5到0．75之間，Lao．3C04-xNixSbl2顯n型。隨著x值的增大，Seebeck系數(shù)絕對(duì)值總體呈下降趨勢(shì)，而電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率則增加。Lao．3C03．9Nio．1Sbl2功率因子和ZT值分別達(dá)到最佳：功率因子礦∥撇產(chǎn)3．97x10。W
4、m—K'2(520K)，Z％積=O．64(773K)。3．設(shè)計(jì)了Lao．5C04Sbil．9Teo．I．Sb2Te3：Bi2Te3=l：0．05：0．04(摩爾比)、‰．2‰．2C04Sbll．8砥．2和Lao．1Ybo．2Cao．1C03．9Nio．1Sbll．9砥．I三種成分。發(fā)現(xiàn)少量Tc和Bi摻雜到‰．5C04Sbl2中可以減小最大刀值的所處溫度。由于Tc元素在sb位的固溶，化合物‰．2Ybo．2C04Sbll．8Teo．2的刀值在773K時(shí)達(dá)到了l，比Lao．2瞰04Sbl2提高約233％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，元素Te摻雜方鈷礦可
5、以提高方摘要鈷礦材料的熱電性能，稀土元素雙填充與少量Te元素?fù)诫s結(jié)合可以有效加強(qiáng)對(duì)聲子的散射，大幅度地降低聲子熱導(dǎo)率。Lao．1‰．2Cao．1C03．9Nio．1Sbll．9‰．1的最大ZT值為0．6(708K)。關(guān)鍵詞：熱電材料：方鈷礦；CoSb3：熱電性能；稀土：填充；摻雜；固溶ⅡAbstractABSTRACTThermoelectric(TE)materialsaresemiconductingfunctionalmaterials，whichcanconvertheatenergydirectlytoelectricit
6、yorreversely．TEpowergeneratorsandcoolingdeviceshavebeenextensivelyappliedinwasteheatharvesting,spaceflight，microelectroniccoolingwiththemeritofpollution-free，noiseless，easy-maintenanceandreliability．SkutteruditeobasedcompoundsconsideredtobepromisingnovelTEmaterialsinmi
7、ddletemperaturerange．Filledskutt'eruditesaresuggestedasthe‘'phonon—glass／electron-crystal’’materialswiththegoodelectricaltransportpropertiesofacrystalbutthepoorheatconductioncharacteristicsofaglass．ThepreparationofmulticomponentalloysuchasfilledslmtteruditesCanoptimize
8、materialcompositionsandimprovethermoelectricproperties．Inthiswork，skutteruditesarepreparedbyvacuummeltingandannealing
