Ba和Ce两种原子复合填充BamCenFeCo3Sb12化合物的合成及热电性能

用多步固相反应法结合熔融法合成了单相的两种原子复合填充的p型方钴矿化合物Ba mCenFeCo3Sb12.并探索了两种原子复合填充对其热电性能的影响规 律，研究结果表明在相 同填充分数时BamCenFeCo3Sb12化合物的电导率介于单原子Bam FeCo3Sb12和CenFeCo3Sb12填 充的化合物之间，随Ba，Ce填充分数的增加，电导率下降；当填充分数相同时，两种原子复 合填充化合物的晶格热导率较单一原子填充化合物的晶格热导率低. 关键词： 方钴矿 双原子填充 电导率 晶格热导率     

多壁碳纳米管对p型Ba0.3FeCo3Sb12化合物热电性能的影响

用两步固相反应法合成了p型Ba填充方钴矿化合物Ba^0.3FeCo³S b^１2，并采用放电等离子烧结法(SPS)制备了Ba^0.3FeCo³Sb^１2／多壁碳纳米管复合材料. 研究了Ba^0.3FeCo³Sb^１2／多壁碳纳米管复合 材料的结构及多壁碳纳米管对 其热电性能的影响规律：SEM分析表明多壁碳纳米管比较均匀地分布在Ba^0.3 FeCo³S b^１2基体中；随着碳纳米管添加量的增加，Ba^0.3FeCo3Sb^１2/多壁碳 纳米管复合材料的电导率下降、塞贝克系数略微下降、晶格热导率大幅度降低，当碳纳米管 含量为5％时其晶格热导率最小；当碳纳米管的含量为3％时，本研究得到的Ba^{0.3FeCo3Sb１2/碳纳米管复合材料的最大ZT值达078.}     

n型BayNixCo4-xSb12化合物的热电性能

系统地研究了Ba填充分数及Ni含量对n型BayNixCo4-xSb12(x=0—0.1,y=0—0.4)化合物热性能及电性能的影响规律.n型BayNixCo4-xSb12的热导率随Ba填充分数的增加而显著下降,当Ba填充分数为0.3时,热导率随Ni含量的增加而降低,在x=0.05时,热导率达到最小值,晶格热导率随Ni含量的增加单调降低.电子浓度和电导率随Ba填充分数及Ni含量的增加而增加,塞贝克系数则随Ba填充分数及Ni含量的增加而减小.对于Ba0.3Ni0.05Co3.95Sb12试样,得到了1.2最大 关键词： n型方钴矿 填充 置换 热电性能     

多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料热导率研究

用Pt细丝代替已有3ω方法中的薄膜热线,并设计了基于Labview程序的虚拟测量系统,准确、方便地测量了聚丙烯复合材料的热导率. 测量结果发现,多壁碳纳米管/丁苯橡胶/聚丙烯三元复合材料的热导率随着多壁碳纳米管/丁苯橡胶粉末含量的增加变化不大;多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料的热导率随着多壁碳纳米管含量增加而增大;复合材料热导率远小于简单混合规则预测的结果,而与有效介质理论符合很好. 关键词： ω法')" href="#">3ω法 多壁碳纳米管 聚丙烯复合材料 热导率     

RyMxCO4-xSb12化合物的晶格热导率

系统地研究了离子半径不同的Ba，Ce，Y作为填充原子及Fe，Ni作为置换原子对填充化合物RyMxCO4-xSb12晶格热导率的影响规律．结果表明：在skunemdite结构的sb组成的20面体空洞中，Ba，Ce，Y的填充原子能显著降低其晶格热导率，且晶格热导率降低幅度按Ba，Ce，Y离子半径减小的顺序而增大．Sb组成的20面体空洞部分被Ba，Ce填充时，晶格热导率最小，填充原子的扰动对声子的散射作用最强．在Co位置上Fe和Ni的置换，能显著地降低RyMxCO4-xSb12化合物的晶格热导率，与Fe相比，Ni对晶格热导率的影响更强．     

RyMxC04-xSb12化合物的晶格热导率

系统地研究了离子半径不同的Ba,Ce,Y作为填充原子及Fe,M作为置换原子对填充化合物RyMxCo4-xSb12晶格热导率的影响规律.结果表明在skutterudite结构的Sb组成的20面体空洞中,Ba,Ce,Y的填充原子能显著降低其晶格热导率,且晶格热导率降低幅度按Ba,Ce,Y离子半径减小的顺序而增大.Sb组成的20面体空洞部分被Ba,Ce填充时,晶格热导率最小,填充原子的扰动对声子的散射作用最强.在Co位置上Fe和M的置换,能显著地降低RyMxC2o4-xSb12化合物的晶格热导率,与Fe比,M对晶格热导率的影响更强.     

I型锗基笼合物Ba8Ga16-xSbxGe30的合成及热电性能

用高温熔融结合放电等离子烧结（SPS）方法合成了Sb掺杂的单相n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物，探索了Sb对Ga的取代对其热电性能的影响规律．研究结果表明：随着Sb取代分数x的增加，Seebeck系数逐渐降低，Seebeck系数峰值对应的温度向低温方向偏移．电导率随着x的增加先增大后减小，当x=2时达到最大值．Sb取代Ga后对化合物的热性能有较大影响，其热导率和晶格热导率都有不同程度的降低．在所有n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物中，Ba8Ga14Sb2Ge30化合物的ZT值最大，在950K左右其最大ZY值达1．1．     

填充式skutterudite化合物:BayFexCo4-xSb12的多步固相反应合成及结构

以Ba为填充原子 ,在x =0— 3 0 ,y=0— 0 7的组成范围内 ,用多步固相反应法合成了单相BayFexCo4 -xSb12 化合物 .用Rietveld方法对结构的精确化结果表明 :合成的BayFexCo4 -xSb12 化合物具有填充式skutterudite结构 ,Ba的热振动参数 (B)比Sb,Fe/Co的大 ,表明在BayFexCo4 -xSb12 化合物中Ba具有扰动效果 .晶格常量随Ba填充分数及Fe含量的增大而增大 .在BayFexCo4 -xSb12 化合物的Sb的 2 0面体空洞中 ,Ba的最大填充分数随Fe含量的增大而增大 ,并明显地大于Ce的填充分数 .当Fe含量从 0增大到 4 0时 ,Ba的最大填充分数从 0 35增大到 1 0左右     

Co1-xNixSb3-ySey热电输运中晶界和点缺陷的耦合散射效应

结合机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了Ni和Se共掺的细晶方钴矿化合物Co1-x NixSb3-ySey,研究了晶界和点缺陷的耦合散射效应对CoSb3热电输运特性的影响.通过Ni掺杂优化载流子浓度提高功率因子.在x=0.1时,功率因子达到最大值1750μWm-1K-2(450℃),是没有掺Ni试样的两倍.晶界和点缺陷的耦合散射机理使晶格热导率急剧下降,其中Co0.9Ni0.1Sb2.85Se0.15的室温晶格热导率降低至1.67Wm-1K-1,接近目前单填充效应所能达到的最低值1.6Wm-1K-1,其热电优值ZT在450℃时达到最大值0.53.将Callaway-Von Baeyer点缺陷散射模型嵌入到Nan-Birringer有效介质理论模型,对晶界散射和点缺陷散射的耦合效应对热导率的影响进行了定量分析,模型计算与实验结果符合.理论模型计算表明,当晶粒尺寸下降到50nm同时掺杂引入点缺陷散射后,Co0.9Ni0.1Sb2.85Se0.15的晶格热导率下降到0.8Wm-1K-1.     

过量Zn对β-Zn4Sb3热电性能影响的研究

采用真空熔融缓冷方法制备了单相β-Zn4Sb3以及含有过量Zn的β-Zn4Sb3块体热电材料.在300—700K的温度范围内测试了材料的电导率、Seebeck系数和热导率,研究了β-Zn4Sb3化合物中过量Zn的分布状态及其对材料热电性能的影响规律.结果表明：过量的Zn作为第二相较均匀的分布在β-Zn4Sb3的晶界上,随着Zn含量增加,材料电导率和热导率上升,Seebeck系数下降,Zn第二相的引入能有效提高材料的功率因子,Zn过量2at%的材料在700K时其ZT值达到1.10.     

碳纳米管中点缺陷对热导率影响的正交试验模拟分析

在碳纳米管的制备过程中, 各种点缺陷不可避免地存在于其晶格结构中, 对于碳管的热输运性质造成不可忽视的影响. 使用非平衡分子动力学方法, 选用反应经验键序势能, 模拟计算含有缺陷的碳纳米管的热导率. 尝试采用正交试验方法设计算例, 不但减少了计算量, 并且利于分析缺陷类型、 管长和管径三种结构因素对缺陷造成的热导率下降影响的主次和趋势. 重点研究了掺杂、 吸附和空位三类点缺陷的影响, 与无缺陷完整碳纳米管进行比较, 开展缺陷效应分析, 并进一步考察了环境温度等因素的影响. 模拟结果表明, 相对完整无缺陷碳管, 含有点缺陷的碳管热导率显着下降; 在有缺陷存在的情况下, 缺陷的类型对碳管热导率的影响最大, 管径次之, 管长影响相对最小; 缺陷类型对热导率影响力从大到小依次为: 空位 > 掺杂 > 吸附; 不同环境温度下, 点缺陷对碳管热导率的影响不尽相同.     

Mesoscopic thermal and thermoelectric measurements of individual carbon nanotubes

We discuss the mesoscopic experimental measurements of electron energy dissipation, phonon thermal transport, and thermoelectric phenomena in individual carbon nanotubes. The temperature distributions in electrically heated individual multiwalled carbon nanotubes have been measured with a scanning thermal microscope. The temperature profiles along the tube axis in nanotubes indicate the bulk dissipation of electronic energy to phonons. In addition, thermal conductivity of an individual multiwalled nanotube has been measured using a microfabricated suspended device. The observed thermal conductivity is two orders of magnitude higher than the estimation from previous experiments that used macroscopic mat samples. Finally, we present thermoelectric power (TEP) of individual single walled carbon nanotubes using a novel mesoscopic device. A strong modulation of TEP as a function of the gate electrode was observed.     

Fabrication and Properties of Carbon Nanotube and Poly(vinyl alcohol) Composites

Dispersion of carbon nanotubes in a polymer matrix is one of the most critical issues in carbon nanotube/polymer composites. In this paper we discuss the considerable improvement in the dispersion of multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) in poly(vinyl alcohol) (PVA) matrix that was attained through gum arabic treatment. The mechanical properties of these MWNT/PVA composites show that only 2 wt% nanotube loading increases the tensile modulus by more than 130%.     

碳纳米管电缆式复合材料的热导率

通过非平衡分子动力学方法, 对单壁碳管填充金纳米线的碳纳米管电缆式复合材料开展热导率的模拟分析. 采用Tersoff势函数描述碳-碳原子间的相互作用, Lennard-Jones长程作用势描述碳-金原子间的相互作用, 嵌入原子势函数描述金-金原子间相互作用. 研究结果表明: 相同尺寸下, 金纳米线的电子热导率相较于空碳管以及电缆式复合材料的声子热导率小很多, 对复合材料总热导率的贡献可以忽略; 由于管内金纳米线的存在, 其与碳管的相互作用使得碳管碳原子倾向于沿着轴向振动, 声子间U散射随之减少, 声子平均自由程增加, 导致复合材料热导率明显大于空碳管, 在100–500 K温度范围内高出约20%–45%, 但增大幅度随温升呈降低趋势; 复合材料热导率随着管长增加而增大, 变化趋势和空碳管相似, 但其增长幅度更大; 复合材料和空碳管的热导率随管径增大而减小, 且变化幅度基本一致. 关键词： 碳纳米管 纳米线 电缆式复合材料 导热     

Carbon nanotube-epoxy composites: The role of acid treatment in thermal and electrical conductivity

Wet acid oxidation treatment methods have been widely reported as an effective method to purify and oxidize the surface of industrial multi-walled carbon nanotubes. This work examines the use of a concentrated HNO₃/H₂SO₄ mixture in an attempt to optimize the purification procedure of industrial multi-walled carbon nanotubes with diameter distribution statistics. It is shown that acid treatments of several hours are enough to purify the nanotubes. The electrical and thermal conductivities of epoxy composites containing 0.05–0.25 wt% of an acid-treated multi-walled carbon nanotube have been studied. The electrical conductivity of the composites decreases by more than three orders, whereas the thermal conductivity of the same specimen increases very modestly as a function of the filler content.     

功能化单壁碳纳米管的热导率

采用基于BrennerⅡ势的非平衡态分子动力学方法,模拟研究了300K温度下经氢化学修饰的(10,0)单壁碳纳米管的热导率.研究显示功能化后碳管的热导率有明显减小,当有一列碳原子被氢化后（功能化程度为5%）,碳管的热导率减小了大约1/3,为了进一步解释这种功能化对碳纳米管热导率的影响,计算了不同功能化程度下碳纳米管的声子谱.     

功能化单壁碳纳米管的热导率

采用基于BrennerⅡ势的非平衡态分子动力学方法，模拟研究了300K温度下经氢化学修饰的(10,0)单壁碳纳米管的热导率.研究显示功能化后碳管的热导率有明显减小，当有一列碳原子被氢化后（功能化程度为5%），碳管的热导率减小了大约1/3，为了进一步解释这种功能化对碳纳米管热导率的影响，计算了不同功能化程度下碳纳米管的声子谱.