【摘 要】
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热电材料能实现热能与电能的直接转换，可应用于废热发电和半导体制冷技术.高性能热电材料需要具有高赛贝克系数、高电导率和低热导率，但三者却相互关联，其独立调控难以实现.纳米复合能有效增强声子散射，从而通过降低热导率来提高材料的热电优值(ZT值).但是，如何同时维持复合材料的电导率不变至为关键.我们研究发现，利用非平衡工艺制备强制固溶体，再通过时效析出获取原位纳米复合结构是实现电热协同调控的有效方法.原
【机 构】
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清华大学 材料学院,北京 100084
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热电材料能实现热能与电能的直接转换，可应用于废热发电和半导体制冷技术.高性能热电材料需要具有高赛贝克系数、高电导率和低热导率，但三者却相互关联，其独立调控难以实现.纳米复合能有效增强声子散射，从而通过降低热导率来提高材料的热电优值(ZT值).但是，如何同时维持复合材料的电导率不变至为关键.我们研究发现，利用非平衡工艺制备强制固溶体，再通过时效析出获取原位纳米复合结构是实现电热协同调控的有效方法.原位析出相与基体之间的共格界面对载流子散射效果弱，但是二者之间存在的质量差会增强声子散射.我们早期在Ag/Sb共掺PbTe热电材料中验证了该方法的有效性，获得了无量纲热电性能优值(ZT)大于1.5(723K)的高性能热电材料.近期进一步将原位纳米复合结构引入传统热电材料n-型碲化铋的性能提升研究中，通过织构工艺优化制备了具有纳米析出点结合板织构的微纳复合结构，利用织构结构增强材料的电传输性能，同时通过优化织构处理温度引入缺陷团簇、位错、挛晶等纳米结构有效地降低了晶格热导率，从而获得了n型Bi2(TeSe)3热电材料的ZT值显著提升(35％)，在较低温度(200oC)达到1.1.
其他文献
钙钛矿结构稀土锰氧化物ReMnO3(Re代表稀土元素)因其显著磁电阻效应而广受关注1,这种基于Mn3+和Mn4+之间双交换作用的磁电阻的现象被称之为庞磁电阻效应2.控制烧结气氛制备了不同氧含量的La0.9MnO3多晶陶瓷,研究了氧含量对La0.9MnO3多晶陶瓷的磁性、输运性质、磁电阻和热电性能的影响.结果表明氧含量降低会导致产生大量的Mn3+,减弱了Mn4+与Mn3+离子之间的双交换作用,降低铁
由于Pt/C材料具有资源稀缺、价格昂贵和催化稳定性差等缺点,寻求更加有效、廉价的非贵金属或非金属氧还原(ORR)催化剂成为近年来的研究热点.其中,氮掺杂碳材料因为具有接近Pt/C的催化活性和优于Pt/C的催化稳定性引起人们的广泛关注1.含氮量丰富的化合物例如聚苯胺2、三聚氰胺3等是合成各种形貌氮掺杂碳材料的理想原料.本文主要介绍一种模板法制备氮掺杂碳纳米带,即利用棒状三聚氰胺超分子为骨架包覆不同厚
随着近年来便携电子设备和新能源汽车的快速发展,锂离子电池等储能器件受到越来越多的关注.但是锂离子电池的关键材料金属锂在地球上储量有限,相对于锂来说,钠在地球上的储量更加丰富而且便宜,因此开发新型钠离子电池正受到越来越多的研究者关注1.红磷作为一种储钠性质优越的材料,其理论容量约为2596 mAh g-1,但是由于其导电性较差,所以通常需要碳材料复合增加其导电性来保证良好的电池性能2.
掺杂碳基氧还原催化剂价格便宜，活性接近铂/碳催化剂，在燃料电池和金属空气电池方面有潜在的应用1.一般情况下，通过掺杂一种原子，碳材料的催化活性有一定改进，但很多情况下其催化活性还不能与铂/碳催化剂相比.最近有报道，掺杂两种不同的原子会进一步提高碳材料的催化活性2.
氮化硼具有很多优异的物理与化学性能,例如耐高温、抗氧化以及化学稳定性高等.其中六方氮化硼(h-BN)的结构与石墨类似,B原子与N原子呈平面六角环排列并通过sp2共价键结合,层与层之间靠范德华力相结合,又被称为白色石墨.多孔的h-BN材料因为拥有很大的比表面积,比多孔的碳材料具有更好的循环稳定性和化学稳定性,因而在解决全球的环境与能源问题上有很好的应用前景,特别是氢气的储存1和水清洁处理2这两个方面
碳基氧还原催化剂价格便宜，活性接近铂/碳催化剂，在燃料电池和金属空气电池方面有潜在的应用1.目前，关于碳基氧还原催化剂催化活性的来源还存在许多争议，尤其是所制备碳材料中含有微量金属对催化活性位点的确定有较大影响2.本文利用不含金属元素的氮化碳为原料，利用半封闭石英管加热氮化碳原位转换为氮掺杂石墨烯，并研究了不同温度下所制备材料的氧还原性质.
镍基单晶高温合金由于其优异的高温综合性能而令它在航空发动机中受到广泛的运用1.在高温合金的服役过程中，它所受到的高温+离心力(蠕变)的共同作用，会在γ基体内产生了大量位错，并逐渐在 γ/γ′界面上形成位错网；位错的运动和增殖不可避免的会造成材料中微观取向的变化，进而直接影响高温合金的服役寿命.
在凝聚态物理研究中，降低材料的维度往往使得体系出现新奇的量子关联态。大量的这种丰富的物理现象往往出现在低维结构的晶体中，例如磁有序、巨磁电阻、自旋和电荷密度波、金属-绝缘转变、多铁性、超导等。对于热电来说，降低材料维度用于热电发电备受世界各国科学家的关注。
镍基单晶高温合金显微结构包括化学成分、成分分布、晶粒度、晶界、相界、析出相和缺陷等。镍基单晶高温合金的显微结构是决定高温合金性能的本质因素，通过改变合金显微结构可直接优化合金宏观性能。传统对高温合金显微结构的研究是基于服役后进行研究的方法，即先材料性能测试后离位室温观察研究材料的显微结构。因高温合金的高温服役性能和室温下的显微结构不匹配，这种传统的材料显微结构与性能的研究方法不合适高温合金的研究。
在热电材料广泛商业化的进程中，如何大力地提高热电材料的热电转换效率(或ZT值)是一个重要的问题.SnSe含有地球含量丰富及环境友好的元素，它的晶体结构具有简单的层状结构.此化合物已被证明具有高ZT值(2.6)，究其原因是由于其本征超低的热导率所造成的.使用第一性原理的Deybe-Callaway方法，我们模拟了SnSe的晶格热导率，其结果和实验观测比较吻合.[1]使用晶体结构我们定性描述了超低晶格