【摘 要】
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人类经济飞速发展,对能源的需求越来越大,但当前现状并不乐观,传统能源被过度使用,材料利用率较低,释放出大量的废热,环境被污染,各国正极力探寻解决问题的措施,当前备受关注
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人类经济飞速发展,对能源的需求越来越大,但当前现状并不乐观,传统能源被过度使用,材料利用率较低,释放出大量的废热,环境被污染,各国正极力探寻解决问题的措施,当前备受关注的是新型能源的开发和应用。热电材料在众多原料中,它的功能比较丰富,性质也比较友好,干净、无污染,根据其基本原理制成的热电器件有较大应用前景。在目前的新型热电材料中,Cu2-xS体系备受关注,原因如下:1.制备原料成本较低,且没有毒性;2.Cu+的迁移率较高;3.当温度较高时,材料的热导率较低,ZT值较大;4.它是一种离子导体。本文以Cu2_xS为研究对象,对低温烧结是否影响该材料的热电性能进行了研究,内容如下:1.首先采用机械合金化制备Cu2-xAlxS(x=0,0.01,0.015,0.02)粉末,将高纯度的铜粉(≧99.9%)、硫粉(≧99.9%)和铝粉(≧99.9%)进行掺杂,然后进行低温烧结,最后对它的热电性能进行检测。研究结果显示:掺杂Al元素后进行低温烧结能够提升Cu2-xAlxS(x=0,0.01,0.015,0.02)的电导率,热导率也有一定程度的降低,低温烧结后样品的热电性能明显优于纯样,且随着温度升高ZT值也逐渐增大。2.首先采用机械合金化制备Cu2-xFexS(x=0,0.01,0.015,0.02)粉末,将高纯度的铜粉(≧99.9%)、硫粉(≧.9%)和铁粉(≧99.9%)进行掺杂,然后进行低温烧结,最后对它的热电性能进行检测。研究结果显示:随着温度升高,掺杂Fe元素后进行低温烧结所得样品的电导率呈现出先降后升的趋势,热导率逐渐降低,且明显低于纯样,ZT值有不同程度的升高,各项热电性能基本都优于纯样,说明低温烧结能够有效的提高热电性能,其中Cu1.985Fe0.015S在823K时具有最高的ZT值,为2.15,该结果证明了低温烧结在热电材料领域中的巨大潜力和应用前景。3.首先采用机械合金化制备Cu2-xSnxS(x=0,0.01,0.015,0.02)粉末,将高纯度的铜粉(≧99.9%)、硫粉(≧99.9%)和锡粉(≧99.9%)进行掺杂,然后进行低温烧结,最后对它的热电性能进行检测。研究结果显示:掺杂Sn元素后进行低温烧结所得样品的电导率整体呈下降趋势。随温度升高,Cu1985Sn0.015S和Cu1.98Sn0.02S的热导率有一定程度的升高,ZT值也逐渐增大,低温烧结后样品的热电性能明显优于纯样,在823K时,Cu1.99Sn0.01S具有最高ZT值,为0.799。4.首先采用机械合金化制备Cu2-xTexS(x=0,0.01,0.015,0.02)粉末,将高纯度的铜粉(≥99.9%)、硫粉(≥99.9%)和碲粉(≥99.9%)进行掺杂,然后进行低温烧结,最后对它的热电性能进行检测。研究结果显示:掺杂Te元素后进行低温烧结所得样品电导率整体呈下降趋势,性能均优于纯样,热导率随着温度升高而逐渐降低,Cu1.98Te0.02S的热电性能最优,ZT值达到1.33。
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