【摘 要】
：
在能源消耗日益增加、环境问题日益突出的当今世界,可再生清洁化能源的开发利用引起各国研究者们广泛关注。热电材料作为一种环境友好型材料,可实现电、热之间的可逆转换。基于热电材料制作的器件能够将废热直接转化为电能或将电能用于固态制冷。此类器件具有体积小、结构简单、安全等优点,在医学、太空、民生等领域具有广泛的应用前景。具有类Na Cl结构的IV-VI族热电材料由于其具有高对称性的晶体结构,优化后的热电性
论文部分内容阅读
在能源消耗日益增加、环境问题日益突出的当今世界,可再生清洁化能源的开发利用引起各国研究者们广泛关注。热电材料作为一种环境友好型材料,可实现电、热之间的可逆转换。基于热电材料制作的器件能够将废热直接转化为电能或将电能用于固态制冷。此类器件具有体积小、结构简单、安全等优点,在医学、太空、民生等领域具有广泛的应用前景。具有类Na Cl结构的IV-VI族热电材料由于其具有高对称性的晶体结构,优化后的热电性能优异等优点备受青睐,是具有巨大潜力的中温区热电材料。SnTe作为和Pb Te具有相似的晶格结构与能带结构,且原料无毒的IV-VI族热电材料,近年来也是热电领域研究的重点。但是该材料具有空穴浓度过高,两个轻重价带之间存在较大能量差以及较高的晶格热导率,其性能远远低于Pb Te材料。寻找多样化的调控手段,致力于同时降低载流子浓度,调节能带结构以及降低晶格热导率是提高该材料热电性能的有力途径。另外,用更加快速简易的方法如旋甩技术可宏量制备样品并通过晶粒尺寸调控热导率,有望同时提高该材料的热电性能和应用价值。本文分别采用传统固相法和自制设备的熔体旋甩技术,成功制备了（SnTe）1-x（NaBiTe2）x、Sn0.97M0.03Te和SnTe·xCu2Te三种具有Na Cl结构的P型SnTe基化合物,并对各自的电学与热学特性进行了相关研究和分析,为该体系的后续研究提供了有益思路。本文的主要研究内容如下:（1）采用传统固相法成功制备了（SnTe）1-x（NaBiTe2）x（x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05）固溶体合金,结合真空热压烧结致密块体,并对其热电性能进行了研究。研究发现,纯SnTe材料的本征载流子浓度较高,通过NaBiTe2的合金化,有效地降低了材料的载流子浓度,提高了Seebeck系数。尽管随着合金量增加,样品的电导率有所下降,但最终材料的功率因子仍得到了提升。同时合金化带入的点缺陷降低了晶格热导率。在功率因子提升与热导率下降的双重贡献下,（SnTe）0.96（NaBiTe2）0.04样品的z T值在温度为834 K时达到了1.1,相比与纯样提高了88%。（2）采用熔体旋甩技术,通过探索旋甩温度等参数成功、快速地制备了晶粒细化、成分均一的Sn0.97M0.03Te（M=In,Bi,Mg）材料,然后结合真空热压烧结技术致密化粉末,并对其热电性能进行了测试与研究。尽管掺杂后的样品电导率减小,但Seebeck系数有所提升,最终功率因子保持较高数值。同时熔体旋甩工艺使晶粒尺寸得到了细化,进而增强了晶界散射,同时可能点缺陷的作用也对声子散射起到积极作用,最终降低了样品的晶格热导率。其中,组分为Sn0.97Bi0.03Te的样品z T峰值在834 K时达到了0.91,比未掺杂样品提升了65%。（3）采用熔体旋甩制备了SnTe·xCu2Te（x=0,0.01,0.03,0.07）甩带样品,并结合真空热压工艺将甩带研磨的粉体烧结为致密的块体,并对其热电性能进行了研究。由于电导率的提升以及Seebeck系数在高温的贡献,掺杂过后的样品在高温区得到了相比母体较高的功率因子,而低温区相对稳定。理论上熔体旋甩工艺细化了晶粒尺寸加强了晶界散射,同时掺杂的Cu原子替换Sn原子形成的点缺陷以及Cu充当间隙原子都能更好的散射声子,可以显著降低材料的晶格热导率。但是本实验Cu的掺杂导致了载流子浓度的进一步提升,电子热导率升高,最终的热导率有所提升。最终,SnTe·0.01Cu2Te和SnTe·0.03Cu2Te样品的z T峰值在温度为834 K时达到了0.88,比未掺杂的样品提高了60%。
其他文献
激光选区熔化（Selective Laser Melting简称SLM）是利用高能量密度的激光束根据模型几何形状照射在铺设的金属粉末上,使金属粉末快速熔化再凝固的一种增材制造技术。成形件力学性能较好,广泛应用于航空航天、生物医学等领域。SLM成形过程中一方面其风场均匀性难以保证,另一方面,SLM过程尺度微小难以进行实验测量。本文通过数值模拟结合实验验证的方法对风场进行优化调整保证风场有效去除黑烟杂
研究目的:研究报道急性心肌梗死患者血浆游离DNA（cell-free DNA,cf DNA）水平显著升高,但cf DNA水平能否预测早发心肌梗死患者的不良事件-心力衰竭的发生目前尚不清楚。故本研究旨在探讨cf DNA能否预测早发心肌梗死后心力衰竭。研究方法:本研究连续入选2020年06月至2020年12月期间于湖南省人民医院心内科住院治疗,发病在24小时以内,首次诊断为急性心肌梗死且经皮冠状动脉介
石墨相氮化碳（g-C3N4）不仅仅在制氢、污染物降解、燃料电池、生物传感等一系列光催化氧化还原反应中表现出良好的电光特性,同时,具有优异的热稳定性和化学稳定性。但其催化活性由于比表面积小、可见光响应低、光生电子空穴对的结合迅速等缺点阻碍着这种材料的发展。有研究表明:想要提高g-C3N4的光催化效率和拓宽在光催化领域的应用,空位、掺杂、吸附和构建异质结等方法都可以用来改善g-C3N4的电光特性。本文
热电材料作为一种可将热能直接转化成电能的新型清洁能源材料,在环境问题与能源问题日益严重的今天,受到了越来越广泛的关注。热电材料,不仅可以用于废热回收,外太空能源供给,在固态制冷,微芯片局域散热,传感器供电等领域也有广泛的应用前景。然而,长期以来热电材料存在着热电优值较低,相关器件转化效率低下以及多数具有较高热电优值的热电材料大多含有有毒元素或贵重元素,这一现状严重制约了热电材料的广泛应用。近年来,
伴随着汽车的电气化和智能化,车载电子/电气设备和射频设备越来越多,导致车内外电磁环境急剧恶化,汽车EMC问题更加突出。因此在整车开发早期单纯地考虑零部件级的EMC性能已无法满足需求。然而,整车级EMC问题电大电小结构共存、多干扰源、多敏感设备、多耦合路径的特点使得整车级EMC仿真建模和EMC问题的定位整改非常困难。本文开发出了一种基于拓扑法的整车级EMC建模技术及基于模型的问题诊断和整改技术,并将
PV/T阶梯式太阳能蒸馏淡化系统将PV/T集热器与阶梯式蒸发池结合起来,不仅提高了蒸发温度还提供了额外的电能。阶梯式蒸发池作为PV/T阶梯式蒸馏淡化系统主要部件,其结构特性对整个系统的性能有着至关重要的影响,因此成为目前利用太阳能进行淡水生产领域的研究热点之一。本文以PV/T阶梯式太阳能蒸馏淡化系统为研究对象,对阶梯式蒸发池的底部空间结构进行了改进,提出了三种新型太阳能蒸馏淡化系统:底部通道工质循
随着计算机技术与机器学习的不断发展,汽车智能化的进程也在不断加快。然而,在智能汽车环境感知模块中,无人驾驶汽车前方车辆检测技术一直是研究的热点与难点。因此,本文将围绕无人驾驶汽车前方车辆检测展开研究,旨在提出一种快速、准确、鲁棒性高的车辆检测方法。本文针对智能汽车的车辆检测问题做了以下研究:基于视觉的车辆检测研究主要包括:动态感兴趣区域提取方法的设计、特征提取与融合、分类器的训练与检测等方面。对于
星形人字齿轮传动系统具有结构紧凑、承载能力强、功率密度高等特点,是齿轮传动涡扇（GTF）发动机的主要传动形式。高速重载齿轮传动系统中,齿面相对滑动速度高,啮合区域摩擦生热量大,若润滑冷却性能不佳,可能导致齿面温度过高引起齿面胶合失效,或是因齿轮热变形量过大影响齿轮副的啮合特性,从而降低传动系统承载能力,加剧齿轮系统振动噪声。因此,开展星形人字齿轮传动系统热流耦合仿真及影响因素分析,对改善传动系统润
随着经济的快速发展和工业化进程的不断推进,工业制造业在国民生产总值中比重不断上升,全球的能源需求也随之急剧上升,其中化石能源更是首当其冲,其过度的开发和使用,也成为了环境生态问题频发的原因。因此,在能源短缺和环境污染等问题的严峻形势下,各国开始广泛倡导开发利用清洁能源,相较于其他清洁能源,太阳能有着取之不尽用之不竭的独特优势,我国《可再生能源法》的颁布还为太阳能产业发展提供了必要的经济激励和法律保
越来越多的人群受到失眠困扰,如何摆脱失眠病症困扰已经成为临床医学亟待解决的问题之一。中药治疗是疾病养护健康的有效手段,大量文献已表明中药在辨证论治失眠方面效果显著,较西药毒副作用更小、安全性更高、价格也相对低廉。本文遵循“三因制宜”原则拆方、组方,从中药临床效果观察、现代药理分析等方面依次对单味药、药对和中药组方治疗失眠症的作用机理进行综述,以期进一步为中药治疗失眠提供借鉴。