【摘 要】
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热电材料可以实现热能和电能的直接转换,因此有望将低品质余热能源变废为宝,在新能源和智能穿戴等方面具有巨大的应用潜力。但是,由于目前的热电材料存在脆性较大、热电性能较低等问题,使其推广应用受到限制。Bi2Te3热电材料在室温附近有优异的热电性能,是目前热电材料中唯一被大规模商业化使用的热电材料体系。但是由于N型Bi2Te3热电材料存在各向异性较强等问题,因此其热电性能处于较低的水平。针对这些问题,本
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热电材料可以实现热能和电能的直接转换,因此有望将低品质余热能源变废为宝,在新能源和智能穿戴等方面具有巨大的应用潜力。但是,由于目前的热电材料存在脆性较大、热电性能较低等问题,使其推广应用受到限制。Bi2Te3热电材料在室温附近有优异的热电性能,是目前热电材料中唯一被大规模商业化使用的热电材料体系。但是由于N型Bi2Te3热电材料存在各向异性较强等问题,因此其热电性能处于较低的水平。针对这些问题,本课题通过纤芯熔融法研制出一种具有芯-包结构的N型Bi2Te3热电纤维,通过低维化和纳米化促使晶体择优取向,提高了材料的热电性能和韧性。主要研究内容和研究成果如下:（1）使用纤芯熔融法制备了Bi2Te3-xSex纤芯的热电纤维,结合扫描电子显微镜、X射线衍射测试、拉曼光谱、热电性能测试,研究了热电纤维中元素偏聚、晶体缺陷对热电性能的影响,并对实验工艺进行了初步改进。（2）采用退火法和布里吉曼法改善宏观缺陷,讨论处理后的纤维的缺陷改善和择优取向情况,分析了不同热处理方法及热处理制度对Bi2Te3-xSex纤维的择优取向和热电性能的影响。总结出热电纤维热处理的最佳工艺制度。（3）对实验工艺进一步优化,制备出热电性能优异的热电纤维,结合X射线衍射测试分析了纤维的择优取向,对纤维的热电性能进行了表征,利用自制的热电纤维搭建了热电制冷器件,并对其制冷效果进行了演示。
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