【摘 要】
：
随着当今世界科学技术的不断发展,人们对能源的需求逐年增高。一方面,能源的消耗使传统化石能源储量逐渐下降;另一方面,石油能源消耗带来的环境污染问题日趋严重。热电器件以体积灵巧、重量轻、使用过程无噪音、无机械运动、无污染、易于控制以及对热能独特的利用优势而备受关注。本文以高温半哈斯勒合金为研究对象,实验研究了Ti、Hf、Ta元素共掺杂p型NbFeSb和V、Nb、Ta、Zr、Hf单掺杂n型TiCoSb对
论文部分内容阅读
随着当今世界科学技术的不断发展,人们对能源的需求逐年增高。一方面,能源的消耗使传统化石能源储量逐渐下降;另一方面,石油能源消耗带来的环境污染问题日趋严重。热电器件以体积灵巧、重量轻、使用过程无噪音、无机械运动、无污染、易于控制以及对热能独特的利用优势而备受关注。本文以高温半哈斯勒合金为研究对象,实验研究了Ti、Hf、Ta元素共掺杂p型NbFeSb和V、Nb、Ta、Zr、Hf单掺杂n型TiCoSb对材料热电性能的影响。采用电弧+悬浮两步熔炼、高温长时间退火、高能球磨、放电等离子烧结等工艺制备了Nb1-2xHfxTixFeSb、Nb0.84-yTayTi0.08Hf0.08FeSb和Ti1-xAxCo Sb（A=V、Nb、Ta、Zr、Hf,x=0、0.025、0.05、0.075、0.1、0.125、0.15）系列样品,对其物相、微观结构以及热电性能进行详细研究,得出如下结论:（1）在Nb1-2xTixHfxFeSb系列样品中,获得了较纯的Half-Heusler（HH）合金相。Ti、Hf共掺杂替代Nb,使得p型NbFeSb的载流子浓度增大,样品的电导率随着掺杂含量的升高而增大,而且Seebeck系数在873 K保持在150μV/K以上。当Ti、Hf掺杂量各为8 at.%时,载流子浓度为2.8×1021cm-3,接近NbFeSb体系的最佳载流子浓度。功率因子得到优化,在873 K时,样品x=0.08和样品x=0.1的功率因子均达到5000μW/m-1K-2以上;在600 K,样品x=0.08的最大功率因子达到5600μW/m-1K-2。同时共掺杂引起的晶格畸变降低了热导率,在873 K,样品的总热导率由x=0的9 W/m-1K-1降低到了x=0.08的5.8 W/m-1K-1,降低了35.5%;晶格热导率由x=0的8 W/m-1K-1降到了x=0.08的3 W/m-1K-1,降低了62.5%。在873 K,Nb0.84Ti0.08Hf0.08FeSb样品的热电优值（ZT）达到了0.87。（2）在Nb0.84Ti0.08Hf0.08FeSb中的Nb位继续掺入Ta,Nb0.84-yTayTi0.08Hf0.08FeSb系列试样仍为HH相。Ta掺杂对体系的载流子浓度并无大的影响,保持在2.9×1021cm-3左右,电输运性能没有明显的变化。但由于Ta元素与Nb0.84Ti0.08Hf0.08FeSb基体中Ti、Nb、Hf存在的显著的原子质量和尺寸差异,引起应力场波动散射和质量波动散射,产生的强的晶格畸变和点缺陷散射中心,有效的散射了声子。在873 K时,总热导率从样品y=0的6 Wm-1K-1降低至y=0.24的4 Wm-1K-1,下降了约33%;晶格热导率从y=0的3.6 Wm-1K-1降到样品y=0.24的2 Wm-1K-1,下降了55.5%,三元掺杂样品获得了高达1.1的ZT值。（3）在V、Nb、Ta、Zr、Hf五种元素单掺杂TiCoSb体系中,均获得了较纯的TiCoSb相。通过PPMS测试并计算了五种单掺的样品的载流子浓度,其中Zr、Hf作为等电子掺杂剂,略有降低载流子浓度。V、Nb、Ta作为施主掺杂剂,增加了载流子浓度。电输运性能测试表明,Ta对样品的电导率的改善最明显,室温下x=0的电导率由23.23 S/m升高到x=0.025的59159 S/m;973 K,x=0的电导率由3543 S/m升高到x=0.025的29702 S/m。在等掺杂量的条件下,对载流子浓度及电导率提升的能力:Ta>Nb>V;相应的Seebeck系数的降低幅度:V>Nb>Ta,对功率因子的优化效果:Nb>Ta>V。五种元素单掺杂均能引入点缺陷作为散射中心引起热导率的降低。其中Ta掺杂在高温区间V在低温区间对晶格热导率的降低效果较好,在973 K,Ta单掺杂样品的晶格热导率由x=0的6.51 Wm-1K-1降低到x=0.15的2.38 Wm-1K-1,降低幅度63%,总热导率由x=0的6.53 Wm-1K-1降低到x=0.15的2.73 Wm-1K-1,降低幅度58%。在等掺杂量的条件下,五种元素单掺杂对热导率的降低能力大小关系可表示为:Ta>Hf>V>Nb>Zr。
其他文献
伴随城市化进程背景下,城市建筑密度大,城市用地紧张,城市空间不足、生态被破坏等弊端开始变得明显,商业综合体屋顶公共空间的合理利用是不可忽略的一个环节。而商业综合体屋顶公共空间的可达性,是衡量屋顶公共空间使用效率的重要指标。但现阶段有关可达性的研究集中于城市公共资源,部分有关商业建筑可达性的研究也大多从室内空间进行论述,对于屋顶公共空间作为多基面趋势下的一种类型,却鲜少涉及可达性的研究。因此,本文以
随着生活水平的日益提高,人们的生活需求实现了从物质层面向精神层面的延伸。在消费升级的时代背景下,以体验式消费为核心的街区式商业综合体应运而生。其与传统的商业模式相比,通过构筑立体复合型的消费与生活空间,为人们带来全方位的沉浸式体验。其开放式的街道空间作为城市居民休闲、娱乐和社交的重要场所,不仅满足了人们对街道生活更深层次的精神需求,而且极大地激发了城市空间的活力。本文从使用后评价（POE）的角度出
城市中的青年居住问题日益突出。特别是在一线城市、省会城市,收入低、租金高、条件差现已成为普遍的社会问题,提升青年人居住品质,为其营造经济舒适的居住环境已成为迫切需要解决的问题。本文从“解决青年群体居住问题”和“未来居住产业发展趋势”两个背景切入,将引入住宅产业化思想建造装配式住宅作为解决青年人群住房问题的策略。在这种策略下,PPVC（Prefabricated Prefinished Volume
城市的高速发展带来经济增长,势必带来了城市人口剧增、用地紧缩和环境破坏等一系列社会问题。通过对当前深圳市医院的梳理分析发现,深圳市医院的床均用地面积远远低于国家规范参考值,整体医院用地极为紧张。致使综合医院建筑内外部空间不足,空间环境品质不佳的使用现状。在循证医学和环境心理学基础上产生的“循证设计”理论研究,运用科学的研究方法和客观的统计数据证实了外部空间环境对患者健康的积极效应。同时,随着就医需
随着我国经济水平的增长,我国的城镇化进程逐步加快,随之而来的是农村经济水平的提高,农村居民的生活条件的逐渐提高,从而对居住环境的要求也随着增高。此外,当前我国在粤港澳地区大力推进粤港澳大湾区的建设。在此背景下,当前珠海市政府正在致力于建设生态文明新特区,珠海市农村地区的建设也成为其发展的重要一环。综上所述,本文以珠海地区农村住宅为研究对象,探讨适用于珠海地区并能够让农村居民参与到设计中的装配式低能
城市广场作为城市公共空间的重要组成部分,一直是人们日常生活和公共交流活动的中心。城市广场不仅展示了城市生活状态,而且是社会文化内涵的舞台,在不同的层面上影响着城市环境和城市生活。城市广场作为城市的“客厅”,不止是一片空地,也绝非一个光鲜的戏剧布景,而应是一个引发对话、交流的场所,一个有魅力、有韵味的雅俗共赏的社会生活空间。它不排拒世俗的气息,有市井的生活;也应该有文化的内涵,为城市的发展提供一个坚
改革开放以来,中国商业模式有明显的更新迭代变化。广州、深圳在短短几十年的时间发展至现在,整个商业发展由:街铺、小店、综合商店、商场、百货大楼、购物中心、商业综合体逐渐演变。广州、深圳快速的商业崛起和演变,对于研究商业建筑设计来说,有利于我们快速把握了解商业建筑空间一路的发展变化的基本全过程,洞悉商业综合体中的空间的“触媒”特性的影响因子。课题基于互联网经济快速发展背景下,消费模式因网络科技的发展而
随着我国人口老龄化程度的进一步加快,社会对养老设施的需求也越来越大。在许多高密度大城市中,机构养老设施建设面临土地资源不足的问题愈发明显。并且大型集中式机构养老设施占地面积大、所在位置偏远的弊端也逐渐显现。因此在复合型养老设施模式基础上,出现了一种与其他功能设施共用一栋或多栋建筑的机构养老设施建设模式—合建式养老设施。合建式养老设施是与其他功能设施共同使用一栋或多栋建筑,专为老年人提供全日照料,包
ZnO作为一种典型的第三代半导体,凭借其3.37 e V的禁带宽度和60 me V的室温激子束缚能,成为非常有潜力的短波长半导体发光器件的候选材料。目前由于低阻、稳定的p-ZnO难以实现,严重阻碍了其实用化进程。因此,n-ZnO/p-Ga N异质结发光二极管（LED）器件被广泛研究。为了提高异质结器件的发光效率,通常采用具有良好结晶质量的低维纳米结构材料作为有源层,其中一维ZnO纳米棒阵列（ZnO
如今社会能源消耗量巨大,废热利用空间很大,热电材料和热电器件在废热回收发电方面的应用前景巨大,是国际上的研究热点之一。提升热电材料的综合性能是一切应用的基础。本论文以n型Bi2Te3基热电材料为研究对象,采用高温熔炼法、放电等离子烧结（SPS）等工艺制备了(Bi2Te2.7Se0.3)1-x（MgB2）x、(Bi2Te2.7Se0.3)1-xBx两个系列的样品;采用溶液法合成了Bi2Te2.7Se