snse基熱電復合材料的制備及其熱電性能研究

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1、學校代碼：10255學號：2160387碩士研究生學位論文SnSe基熱電復合材料的制備及其熱電性能研究PREPARATIONANDTHERMOELECTRICPROPERTIESINVESTIGATIONOFSNSETHERMOELECTRICMATERIALS院系：材料科學與工程學院學科專業(yè)：材料工程作者姓名：林云志指導導師：王連軍完成日期：2018年5月附件一：東華大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：我恪守學術(shù)道德，崇尚嚴謹學風。所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰

2、寫過的作品及成果的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，我對所寫的內(nèi)容負責，并完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：2018年5月23日附件二：東華大學學位論文版權(quán)使用授權(quán)書學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)東華大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密□，在年解密后適用本版權(quán)書。本學位論文屬于不保密□。學位論文作者簽名：指導教師簽名：日期：2018年5月23日日期：2018年5

3、月23日東華大學林云志碩士學位論文答辯委員會成員名單姓名職稱職務(wù)工作單位備注馬敬紅教授答辯委員會主席東華大學高級工侯秀紅答辯委員會委員上海化工研究院程師陳惠芳教授答辯委員會委員東華大學吉亞麗副教授答辯委員會委員東華大學滕翠青副教授答辯委員會委員東華大學夏于旻講師答辯委員會委員東華大學周哲副教授答辯委員會委員東華大學黃濤講師答辯委員會秘書東華大學SnSe基熱電復合材料的制備及其熱電性能研究SnSe基熱電復合材料的制備及其熱電性能研究摘要熱電材料是一類能夠?qū)崮芎碗娔苤苯愚D(zhuǎn)化的新型材料，它針對目前能源緊缺的問題提供了一種可行的解決方案。在中溫段熱電材料領(lǐng)域，單晶硒化錫(SnSe)

4、材料具有多能谷價帶結(jié)構(gòu)和超低的熱導率，因此具有最高熱電優(yōu)值，在923K可達2.62。由于單晶SnSe具有制備工藝復雜，成本高昂，加工性差等缺點，大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用成為了奢望。如今，為了解決上述問題，多晶SnSe材料成為了科研人員的研究熱點。本課題根據(jù)前人工作的經(jīng)驗基礎(chǔ)，采用熔煉法制備Na0.015Sn0.985Se材料，再通過冷凍研磨工藝進行處理，獲得了高純穩(wěn)定的Na0.015Sn0.985Se粉體。之后從改善Na0.015Sn0.985Se材料的電學性能和機械性能入手，分別采用纖維素和碳化硅(SiC)作為第二相進行復合探究。期望增強聲子散射和界面散射，進一步降低材料的熱導率，

5、從而提高熱電性能。同時借助纖維素和SiC良好的力學性能來提高材料的機械性能。本課題的主要內(nèi)容如下：(1)本文首先采用熔煉-淬火-退火等一系列熱處理工藝，生成Na0.015Sn0.985Se合金錠。之后針對Na0.015Sn0.985Se材料容易氧化的問題，采用冷凍研磨工藝，將合金錠研磨成粉體。選擇不同的冷凍研磨循環(huán)次數(shù)和研磨速率，探究冷凍研磨工藝對于Na0.015Sn0.985Se材料形貌和熱電性能的影響。通過一系列實驗，確定了循環(huán)次數(shù)為5，研磨速率為7的冷凍研磨工藝。(2)在上述研究基礎(chǔ)上，我們采用復合纖維素的方式，希望改善Na0.015Sn0.985Se材料的熱電和機械性

6、能。本文探究了復合不同質(zhì)量分數(shù)(0.25%wt，0.50%wt，0.75%wt，1.00%wt)的纖維素材料對于Na0.015Sn0.985Se熱電、力學性能的影響。通過熱電性能測試發(fā)現(xiàn)，復合纖維素不利于Na0.015Sn0.985Se熱電性能的提升，但ISnSe基熱電復合材料的制備及其熱電性能研究是有利于材料力學性能的提升。當復合纖維素的質(zhì)量分數(shù)為0.75%wt時，樣品的抗彎強度達到了54.5MPa，相較于基體提升了127%。(3)為了能達到同時提升材料熱電性能和機械性能的目的，我們制備了復合不同質(zhì)量分數(shù)(1%wt，2%wt，3%wt，4%wt)SiC的Na0.015Sn0

7、.985Se樣品。因為復合SiC材料能增強聲子散射和界面散射來提高復合熱電材料的熱電性能，并且能夠通過SiC優(yōu)異的機械性改善多晶SnSe熱電材料的力學性能。通過實驗，我們確定了復合SiC含量的最佳配比，以及熱電、機械性能隨SiC復合量的變化趨勢。其中復合質(zhì)量分數(shù)為1%wt的樣品的熱電性能最佳。在773K時，垂直壓力方向的ZT值為0.91，相較于基體提升了12%以上。并且其抗彎強度達到了35MPa，相較于基體提升了45.8%以上。關(guān)鍵詞：熱電材料，硒化錫，冷凍研磨，力學性能，碳化硅IISnSe基熱電復合材