热电材料

摘要： 在N型碲化铋(Bi_(2)Te_(3))基热电材料表面电镀镍阻隔层,以防止焊接过程中电极中的铜和焊料中的锡扩散到热电材料中。以Ni层的结合强度为指标,通过正交试验得到较优的电镀工艺为:先对Bi_(2)Te_(3)基体化学微蚀8 min,再在40°C下以1 A/dm;电镀镍5 min。所得镍阻隔层表面致密,结合强度最佳。

摘要： 金属硫化物Ag_(2)S具有优异的物理化学性能,在催化、传感及光电子等领域具有广阔的应用空间。本工作利用一种区熔技术制备了尺寸为ϕ18 mm×50 mm的Ag_(2)S并对其潜在热电性能进行了研究。Ag_(2)S在450 K以下具有标准的α-Ag_(2)S单斜P21/c结构,450 K以上发生相变成为立方β-Ag_(2)S相。Ag_(2)S在300~650 K范围始终具有负的Seebeck系数而呈现n型半导体特征,这主要是因为材料中存在Ag间隙离子而提供了多余电子。Ag_(2)S的Seebeck系数在室温下约为-1200μV·K^(-1),440 K时降为-680μV·K^(-1),当转变为β-Ag_(2)S后则大幅降至~-100μV·K^(-1)。α-Ag_(2)S的电导率几乎为零,然而在刚发生β-Ag_(2)S相变(450 K)时,电导率突然增加至~40000.5 S·m^(-1),而后随着温度持续升高,其值在650 K降低为33256.2 S·m^(-1)。霍尔测试表明Ag_(2)S的载流子浓度nH在相变时可从~10^(17) cm^(-3)迅速增加到~10^(18) cm^(-3)量级。α-Ag_(2)S和β-Ag_(2)S的总热导率κ几乎是常数,分别为~0.20和~0.45 W·m^(-1)·K^(-1)。最终Ag_(2)S在580 K获得最大ZT值0.57,说明它是一种很有发展潜力的中温热电材料。

摘要： 为研究离子液体(IL)添加剂对聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)薄膜热电性能的影响,制备了一系列不同IL质量分数的PEDOT:PSS/IL薄膜,进行了电导率、塞贝克系数的测试及热电器件输出特性的分析。结果表明:在IL质量分数为50%时,PEDOT:PSS/IL薄膜的电导率达到最高为384 S/cm,塞贝克系数为28.1μV/K,在室温下热电功率因子高达30.3μW/(m·K^(2)),远高于初始不添加IL的PEDOT:PSS薄膜。热电器件测试结果表明,在10 K的温差下,产生的最大输出功率为0.54 nW。研究表明离子液体能有效提升PEDOT:PSS薄膜的热电性能,并适合应用于柔性热电发电机中。

摘要： 硅锗热电器件是利用塞贝克效应将热能直接转化为电能的换能部件,使用温度高,综合性能优异,被应用于深空探测核电源中。然而,硅锗热电材料的批量生产和性能统计分布规律未见报道。本文研究了硅锗热电材料性能的各向异性。并对不同批次热电材料性能进行了测试,总结分析了62个P型硅锗与57个N型硅锗样品的电阻率、塞贝克系数、功率因子,研究了小批量生产硅锗热电材料性能分布。并且使用COMSOL有限元分析软件对硅锗热电元件与器件进行仿真分析,研究了电极电阻、电偶臂与电极尺寸对硅锗热电元件性能的影响;研究了电偶臂性能差异性对硅锗热电器件的影响,计算了绝热和辐射传热条件下硅锗热电器件的输出特性。

摘要： 为有效利用主机余热,提升燃料利用率,本文利用热电材料自身的塞贝克效应,直接进行热能-电能的转换。对比了温差发电技术国内外研究现状,分析了在船舶应用上的关键技术及制约因素,并提出一种典型的船舶主机余热温差发电技术方案,可有效提升一次能源发电效率,降低船舶对燃料资源的依赖度。

摘要： 通过在GaSb的Ga位进行等电子In取代以形成Ga/In间的原子质量波动和应力场波动,可散射短波声子从而降低锑化镓的晶格热导率。采用氧化硼助熔剂法成功制备了In_(x)Ga_(1-x)Sb(x=0,0.05,0.5)样品。研究结果表明In取代显著降低了GaSb的晶格热导率,其中50%的In取代使GaSb的室温晶格热导率由18 Wm^(-1)K^(-1)降低至4 Wm^(-1)K^(-1),最低晶格热导率达2 Wm^(-1)K^(-1)。此外,In取代同时也显著提升了GaSb的电性能,如In_(0.5)Ga_(0.5)Sb的室温电导率达15000 Sm^(-1),为锑化镓的6.8倍。由于电性能的提升和晶格热导率的下降,x=0.5样品具有最高热电优值,在775 K达0.44,显著高于锑化镓的最高热电优值(0.006)。

摘要： 为研究制备方法对钴基氧化物热电性能的影响,采用固相烧结法和溶胶凝胶法制备了GdCoO_(3)和YBaCo_(4)O_(7),并在300K-1100K温度范围内测试了材料的塞贝克系数和电导率。结果表明不同制备方法对塞贝克系数影响较小,采用溶胶凝胶法制备的样品电导率都高于固相烧结法,因此通过溶胶凝胶法制备的样品可以获得较大热电功率因子。

摘要： 为拓展热电材料的应用情况,提高热电材料的热电优值,对近期国内外热电材料的研究概况进行综述。首先对热电材料的分类及其应用情况进行介绍。然后概述了热电材料在纺织领域的应用,通过不同纺丝手段、掺杂不同的元素和不同的制备原理制备高性能的热电材料,并总结了不同方法制备热电材料的优势。其次进一步介绍了热电材料在功能织物上的应用,分析了各功能织物的制作过程、工作原理和使用情况等。最后总结了热电材料在发展方向,并阐述了未来热电材料在纺织领域面临的困难和问题,认为热电材料在功能性纤维和织物上具有很大的应用前景。

摘要： 介绍了纺织结构热电器件用热电材料的制备方法、结构及特点,总结了其在发电、固态制冷及传感领域的应用,对纺织结构热电器件的未来发展趋势进行了展望。指出纺织结构热电器件质轻、耐久性好,可以在满足人体穿戴舒适度的情况下持续收集人体与环境之间的能量差,在为低功率可穿戴电子器件提供电能、人体温度调节、人体健康监测等领域发挥着重要作用。未来依然需要开发更多的热电纺织品,进一步优化其结构设计,提高能量转换效率。

摘要： 当今,化石能源短缺和环境污染问题日益严峻,影响了人们的日常生活以及工业生产。世界各国都在寻找能够绿色高效地利用能源的新技术途径。在众多新技术途径中,热电转换技术因具有可以直接把热能转换成电能、不产生气体排放、不需要预先生产热能、仅靠工业生产和日常生活的废热即可发电等特点,受到工业界和学术界越来越广泛的关注。目前已经在深空探测、能源回收、空调制冷、芯片冷却等方面得到应用。半导体GeTe材料,是一种非常有前景的中温热电材料。在GeTe合成中,一般Ge不能完全参与反应而产生Ge空位,一个Ge空位会产生两个空穴,空穴作为载流子完成电导和电子热导,所以GeTe的热电性能与Ge的参与反应数量有关,受其制备工艺的影响很大。由于Ge不能完全参与反应,产生了大量的空穴载流子,载流子浓度高导致电导率高的同时,电子热导率也很大,限制了GeTe的热电应用。GeTe因为禁带比较窄,并且存在相转变过程,使其有着复杂的热电行为特征。采用不同的元素掺杂和烧结成型工艺会对GeTe的组成、晶体和能带结构及其热电性能产生巨大影响,为探索合适的组成、微观结构和制备工艺以提高GeTe基材料的热电优值提供了可能。此外GeTe基热电材料还具有较好的力学性能,满足高性能热电器件应用对力学性能的要求。这些特性使GeTe基合金成为目前为止在深空探测中得到实际应用的性能优良的p型中温热电半导体材料。本文主要从烧结工艺、元素掺杂、理论计算等方面,较详细地梳理总结了到目前为止对提高GeTe热电性能的探索和研究成果,以期为GeTe基热电材料的深入研究和广泛应用提供参考。

摘要： 热电材料能够直接把电能和热能相互转化,是具有广泛发展前景的环境友好型材料.本文简要介绍热电效应,综述传统热电材料的研究种类以及新型热电材料的种类和研究进展,展望热电材料的发展方向.随着材料科技的发展以及相关科技的不断进步，热电材料的性能将会进一步得到提高。应用传统半导体能带理论和现代量子理论，对具有不同晶体结构的Seebeck系数、热导率、电导率等参数的计算分析，对于发展更高ZT值的新型热电材料具有重要意义，低维纳米材料的研究也将更好提高材料的优值系数，低维热电材料将是该领域的研究热点之一。

摘要： 本文用探针来研究的热电材料，简单举3个例子说明，并谈谈3个例子的亮点。第一，三碲化二锑是采用正面第二激光制成的纳米线。组合使用扫描热电显微镜和扫描隧道显微镜，测量了纳米线间的有效带隙。可以得出结论，晶体纳米被其他材料隔开，使它成为有前景的设备材料。第二，使用扫描塞贝克的探针来测量载流子浓度。用扫描塞贝克探针接触量子点的内部和外部，测量载流子浓度。数据表明，量子点中心的载流子浓度影响了量子点的形成。第三，铋碲化锑膜。它是潜在的热电材料，可以和碲化铋和锑碲化物结合，为带结构工程和热电材料带来广阔的发展前景。也使用扫描热电显微镜来探测其表面和带结构。

摘要： 半导体制冷技术是一门以热电制冷材料为基础的新兴制冷技术,本文通过阅读大量的文献,从热电材料、结构设计、冷热端散热方式三个方面对半导体制冷技术近年来的研究热点和成就进行了总结和论述,并指出了半导体制冷技术的发展方向.热电材料决定了优值系数Z,可以从根本上提高材料的制冷性能,但研究难度较大,发展缓慢;优化结构设计可以有效的提高制冷单元的实际性能系数,重点在于优化尺寸因子G和热电阻,缺点是实际加工工艺复杂;减小热电偶冷热端的温差有利于提高制冷量,还可以大幅提高制冷系数,有效的散热方式是提高半导体制冷效率的重要因素.

摘要： β-Cu2Se具有复杂的晶体结构及低的热导率,是潜在的性能优良的热电材料.本文利用真空熔炼及SPS烧结制备了(Cu2Se)1-x(SnSe)x(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07及0.10)系列样品.X射线粉末衍射分析表明少量SnSe固溶在β-Cu2Se结构中,其余则以SnSe第二相的形式存在.固溶的Sn及SnSe第二相提升了材料的的功率因子,并降低了材料的晶格热导率.实验结果表明,适量的SnSe的添加是提高β-Cu2Se热电性能的有效途径.(Cu2Se)0.97(SnSe)0.03样品在823K时ZT值达到1.41,相比未掺杂样品,性能提升约20％.

摘要： 122相Zintl化合物AT2Sb2 (A=Ca, Sr, Ba, Eu, Yb;T=Zn, Sb)是一类高效P型热电材料.它有两种晶体结构类型:以BaZn2Sb2为代表的正交相(图1(a),空间群Pnma)和以SrZn2sb2为代表的三方相.在BaZn2sb2的晶体结构中,Zn原子和Sb原子以共价键形式形成一个很大的网格通道,Ba原子位于网格通道中,与Zn-Sb框架以离子键结合.而在SrZn2Sb2中每个Zn原子与4个Sb原子成键,形成一个不规则的Sb四面体,这些Sb四面体共棱连接形成Zn-Sb层状结构,层与层之间嵌入Sr离子层,与Zn-Sb层以离子键形式结合.研究发现未经优化的gaZn2sb2在675K时可达0.3以上,是优良的热电化合物,但对其电热输运性能调控的研究目前开展较少.本文拟在BaZn2sb2中使用Sr取代Ba研究其对结构和热电相关参数的影响.由于BaZn2Sb2和SrZn2Sb2的晶体结构不同,根据相图可知随着Sr掺杂含量的提高,体系会由单一的正交相逐渐转变为单一的三方相。

摘要： 本研究是先利用高能量球磨机将具奈米结构之Bi0.4 Sb1.6Te3粉末,以占总组成为40～60wt.％的比例与利用长晶法制造之微米级p-type Bi0.4Sb1.6Te3晶棒粉末,作震动混合处理配制成具奈米/微米结构之Bi0.4 Sb1.6Te3热电复合材料粉末,再利用真空热压成型技术将此热电复合材料粉末制备成p-type晶棒/Bi0.4Sb16Te3块材,热电性质量测显示所制备之Bi0.4Sb1.6Te3热电复合材料块材中,由于奈米相Bi0.4Sb1.6Te3粒子散布的目的是为了帮助声子的散射以降低道热率,而微米级Bi04Sb1.6Te3颗粒则形成电子传输的网络故可提升道电率,此道致p-type晶棒/40wt.％Bi04Sb1.6Te3块材具最佳的功率因子及最低的道热率,块材的最高ZT值出现在373 K的1.19.又其在400～495K的ZT值为1.0～1.1,因目前沒有任何其他Bi-Sb-Te材料在此范围有类似之高ZT值,故此p-type晶棒/40wt.％Bi0.4Sb1.6Te3块材在未来可望有极大之潛力,被用于制造在高温操作之热电元件装置.

摘要： 对AgNaxSb1-xSe2(x=0、0.005、0.01、0.02)热电材料的合成、组织结构以及热电性能进行了系统地研究.由适量的Na+取代Sb3+,增加了材料的载流子浓度,进而提高了其电导率.掺杂过饱和时制造了纳米级别的层错以及富Na第二相.缺陷和第二相加强了对声子的散射作用,进一步降低了材料的热导率.最终,材料的热电性能显著提高,AgNa0.01Sb0.99Se2热电性能优异,673K时ZT达到0.92,较为掺杂样品提高了37％。

摘要： 利用机械合金化获得Bi85Sb15-xRex(其中x=2,3,4)纳米粉末,523K温度下分别采用5GPa高压烧结和50MPa等离子火花烧结(SPS)方法,合成了Bi85Sb15-xRex合金.测试了Bi85Sb15-xRex样品在80-300K温区的电导率和Seebeck系数,计算了材料的功率因子随温度的变化关系.结果表明:高压样品Bi85Sb11Re4的Seebeck系数在140K达到最大值-142.5μV/K,比SPS烧结样品在同温度下高出大约25％,功率因子在290K达到2.7×10-3W/(m·K2),实验结果表明:采用不同的制备方法可以有效地提高Bi85Sb15-xRex材料在低温下的热电性能.

摘要： 利用机械合金化获得Bi85Sb15-xRex(其中x=2,3,4)纳米粉末,523K温度下分别采用5GPa高压烧结和50MPa等离子火花烧结(SPS)方法,合成了Bi85Sb15-xRex合金.测试了Bi85Sb15-xRex样品在80-300K温区的电导率和Seebeck系数,计算了材料的功率因子随温度的变化关系.结果表明:高压样品Bi85Sb11Re4的Seebeck系数在140K达到最大值-142.5μV/K,比SPS烧结样品在同温度下高出大约25％,功率因子在290K达到2.7×10-3W/(m·K2),实验结果表明:采用不同的制备方法可以有效地提高Bi85Sb15-xRex材料在低温下的热电性能.

摘要： 利用机械合金化获得Bi85Sb15-xRex(其中x=2,3,4)纳米粉末,523K温度下分别采用5GPa高压烧结和50MPa等离子火花烧结(SPS)方法,合成了Bi85Sb15-xRex合金.测试了Bi85Sb15-xRex样品在80-300K温区的电导率和Seebeck系数,计算了材料的功率因子随温度的变化关系.结果表明:高压样品Bi85Sb11Re4的Seebeck系数在140K达到最大值-142.5μV/K,比SPS烧结样品在同温度下高出大约25％,功率因子在290K达到2.7×10-3W/(m·K2),实验结果表明:采用不同的制备方法可以有效地提高Bi85Sb15-xRex材料在低温下的热电性能.

摘要： 本热电材料设置有：半导体基板，形成在基板上的半导体氧化膜，和布置在氧化膜上的热电层。所述半导体氧化膜设置有第一纳米开口部，所述热电层是这样的形式：多个半导体纳米点堆积在第一纳米开口部上以具有粒子填充结构。多个纳米点中的至少一些在其表面中形成有第二纳米开口部，并且通过第二纳米开口部彼此连接，且其晶体取向彼此对齐。该热电材料可以通过以下步骤生产：氧化半导体基板，借此在其上形成半导体氧化膜的步骤；在氧化膜中形成第一纳米开口部的步骤；和通过外延生长在第一纳米开口部上堆积多个纳米点的步骤。通过该构造能够获得具有极好的热电变换性能的热电材料。

摘要： 一种热电材料，包括以下式1表示的化合物：式1(R1-aR’a)(T1-bT’b)3±y，其中R和R’彼此不同，且各自包括选自稀土元素和过渡金属中的至少一种元素，T和T’彼此不同，且各自包括选自硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种元素，0≤a≤1，0≤b≤1，以及0≤y＜1。

摘要： 本发明是为了在含有纳米粒子的热电材料中实现更好的热电特性。热电材料包含分散在具有带隙的第一材料和不同于第一材料的第二材料的混合体中的多个纳米粒子。第一材料含有Si和Ge。所述第二材料的原子浓度和Si对Ge的组成比满足下式(1)和(2)中的关系式，其中c表示所述热电材料中所述第二材料的原子浓度(单位为原子％)且r表示所述热电材料中Si对Ge的组成比：r≤0.62c‑0.25(1)；r≥0.05c‑0.06(2)。

摘要： 本发明的一个方面公开了一种具有化学式1的组成的热电材料，化学式1：(TI)

摘要： 本发明的目的是产生一种热电转换系统，其内的热电材料的热电转换效率接近卡诺效率，这种热电材料包含“由热电转换元件的组合构成的模块组”。本发明在新一代的热电材料中尽可能地减少了热传导率，热传导率来自除了由于连接的空间部分而能够在热电转换元件内部移动的空间部分或工作物质之外的任何东西，该热电材料包括“热电转换元件的组合构成的模块组”，并且其是不受负载或热滞留损害、且由不受负载或热滞留损害的热电转换元件构成的热电材料。本发明包括对夹持空间的表面或面向该热电材料的热电材料表面进行重整，以形成适于发电、冷却和加热操作的界面。本发明的目的是产生优于“由热电转换元件的组合构成的模块组”且在室温等条件下与三个或更多个不同的热浴源接触的种间模块，还产生包括这种模块且具有接近卡诺效率的热电转换效率的热电转换系统。

摘要： 本热电材料设置有：半导体基板，形成在基板上的半导体氧化膜，和布置在氧化膜上的热电层。所述半导体氧化膜设置有第一纳米开口部，所述热电层是这样的形式：多个半导体纳米点堆积在第一纳米开口部上以具有粒子填充结构。多个纳米点中的至少一些在其表面中形成有第二纳米开口部，并且通过第二纳米开口部彼此连接，且其晶体取向彼此对齐。该热电材料可以通过以下步骤生产：氧化半导体基板，借此在其上形成半导体氧化膜的步骤；在氧化膜中形成第一纳米开口部的步骤；和通过外延生长在第一纳米开口部上堆积多个纳米点的步骤。通过该构造能够获得具有极好的热电变换性能的热电材料。

摘要： 一种热电材料，包括以下式1表示的化合物：式1(R1-aR’a)(T1-bT’b)3±y，其中R和R’彼此不同，且各自包括选自稀土元素和过渡金属中的至少一种元素，T和T’彼此不同，且各自包括选自硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种元素，0≤a≤1，0≤b≤1，以及0≤y＜1。

摘要： 本公开涉及一种热电材料。该热电材料包括：下部，从热电材料的底面到热电材料的平均厚度的30％的位置并且碳原子的平均含量为热电材料的40at％以上；以及上部，对应于热电材料的平均厚度的剩余70％并且碳原子的平均含量为热电材料的20at％以下。

摘要： 本发明是为了在含有纳米粒子的热电材料中实现更好的热电特性。热电材料包含分散在具有带隙的第一材料和不同于第一材料的第二材料的混合体中的多个纳米粒子。第一材料含有Si和Ge。所述第二材料的原子浓度和Si对Ge的组成比满足下式(1)和(2)中的关系式，其中c表示所述热电材料中所述第二材料的原子浓度(单位为原子％)且r表示所述热电材料中Si对Ge的组成比：r≤0.62c‑0.25(1)；r≥0.05c‑0.06(2)。

摘要： 本实用新型环形热电材料发电器的热电偶单元，包括热电材料支腿以及金属连接片/电极，所述热电偶单元两端面为同心圆弧端面，以ɵ为热电材料支腿的周向夹角，r1和r2分别为圆柱体热源的圆心到热电材料支腿上端和下端的径向距离，p型和n型热电材料支腿通过金属连接片/电极连接，构成环形热电偶，p型及n型热电材料支腿径向宽度与半径成正比，厚度与半径成反比，支腿在径向方向截面积相等。本实用新型环形热电材料发电器，由环形管及一定数量的热电偶单元和引出电极构成，环形管内壁为高温端，外壁为低温端，各热电偶单元夹在环形管内壁、外壁两层导热电绝缘陶瓷板中间，通过金属连接片/电极依次连接。相对于现有的支腿型环形热电材料发电器，比功率显著提高。