(Sb2Te3)0.75(1－x)(Bi2Te3)0.25(1－x)(Sb2Se3)x机械合金化粉体的制备及其冷压烧结样品的热电性能研究

采用机械合金化法制备了p型赝三元(Sb₂Te₃-Bi₂Te₃-Sb₂Se₃)合金粉体，对其进行XRD分析表明Te，Bi，Sb，Se单质粉末，经100h球磨后实现了合金化；SEM分析表明所得机械合金化粉体材料颗粒均匀、细小，颗粒尺寸在10nm到100nm量级.使用这种粉体制备了冷压烧结块体样品，在室温下测量了温差电动势率(α)和电导率(σ)，研究了烧结温度对材料热电性能的影响，结果表明在低于300℃的烧结温区，样品室温下的热电性能随烧结温度的升高不断提高，功率因子(α²σ)由未烧结样品的0.59μW cm^-1K^-2升高到在300℃下烧结样品的15.9μW cm^-1K^-2，这一结果对确定材料的最佳烧结温度具有重要意义. 关键词： 赝三元热电材料 机械合金化 冷压 烧结     

基于第一性原理的Mn纳米线掺杂二维SnSe热电性能研究

本文提出了一种在二维SnSe中掺杂一维Mn纳米线的2D-1D复合结构,并系统地研究了其热电性能。结果表明,一维Mn纳米线将电子态汇聚在纳米线附近,提高了材料的各向异性,降低了电子在某一方向上的散射效应,导致了较高的迁移率和电导率。自旋向上和向下的电子态发生简并,导致了较高的塞贝克系数和电导率。此外,Mn纳米线将晶格热导率降低了约0.17 W·m^?1·K^?1。在200至650 K的温度范围内,3Mn-SnSe具有0.73至3.78的极高ZT值,比本征二维SnSe平均提高了约39.2%。     

波纹管自调式制冷器常见故障分析

本文介绍了波纹管自调式制冷器启动时间长或不启动、流量超差及控温异常三种常见故障。采用零件内部杂质清洗、高纯度气源选用、对充气腔检漏补焊等措施,有助于解除启动时间长或不启动的故障;使用前采取制冷器多次开停机工作,将制冷器与探测器组件存储于干燥环境,提高制冷器的抗振性能等措施,有助于解除流量超差故障;降低阀针表面粗糙度,提高自调灵敏度,及在阀针或节流孔上开槽,有助于消除控温异常故障。上述措施的采用可使制冷器的启动、工作时间满足使用要求,且保持较高的控温稳定性。     

单层BiSbTeSe2热电性能的第一性原理研究

本文利用第一性原理计算并结合玻尔兹曼输运方程，预测了一种热电性能优良的新型Bi₂Te₃基材料，即单层BiSbTeSe₂。通过系统计算单层BiSbTeSe₂的电子能带结构和热电输运性质，发现单层BiSbTeSe₂在300 K时的塞贝克系数达到最高值(522μV·K^-1),在500 K时功率因子与弛豫时间的比值最大为5.78 W·m^-1·K^-2·s^-1。除此之外，单层BiSbTeSe₂还具有较低的晶格热导率和较高的迁移率。在最佳p型掺杂下，单层BiSbTeSe₂在500 K时的热电优值ZT高达3.95。单层BiSbTeSe₂的优良性能表明其在300～500 K的中温热电器件领域具有潜在的应用价值，可以为进一步开发高性能Bi₂Te₃基热电材料提供设计依据。     

新的高功能热电制冷材料——CsBi4Te6

热电效应制冷具有体积小、无运动部件和操作方便等优点，与注重环保和节能的国际趋势相适应，有关研究受到了世界各国的高度重视. 在亚室温区(200—300K)实现制冷与我们生活的关系最为密切.不幸的是，该温区的热电制冷材料，其性能在过去的30年中一直没有得到优化发展.通常，用无量纲组合参数ZT来衡量热电材料性能的优劣，其中T是绝对温度，Z=(α2σ)/(κ)，α是Seebeck系数(单位V/K)，σ是电导率(单位1/Ω*m)，κ是热导率(单位W/m*K).     

功能梯度压电空心圆柱中分数阶热弹导波的频散和衰减特性

基于分数阶热电弹性理论和Legendre多项式方法,构建了功能梯度空心圆柱中导波传播的数学模型.讨论了分数阶次、压电效应、径厚比等对导波传播,特别是对其衰减的影响规律.数值结果表明,压电效应对衰减的影响主要集中在截止频率和突变频率附近,并使得突变频率发生前移;分数阶对热波模态相速度和衰减的影响较大,且热波相速度存在模态交叉,在交叉频率点附近分数阶对相速度的影响相反;热波衰减随着分数阶增大而逐渐减小;第一阶纵向模态衰减受到了压电效应的抑制,其余模态衰减都显著增大,并且电开路受到的影响要比电短路状态大.     

纳米SiO2复合对Mg3Sb2基材料热电性能的影响

Mg₃(Sb,Bi)2基热电材料由于其优异的热电性能和较低的成本近来受到广泛的关注.本研究通过将纳米SiO₂复合进成分为Mg_3.275Mn_0.025Sb_1.49Bi_0.5Te_0.01的基体相中,考察其热电输运性能的变化及机制.结果表明,当SiO₂复合进Mg₃Sb₂基材料中时,由于引进大量的微小晶界,能有效地散射声子,促使晶格热导率降低,优化热输运性能,如SiO₂体积含量为0.54%时,室温时热导率由复合前的1.24 W/(m·K)降至1.04 W/(m·K),降幅达到15%;同时其对电子也产生强烈的散射作用,导致迁移率和电导率大幅下滑,结果表现为近室温区功率因子剧烈衰减,恶化了电输运性能.电性能相对于热性能较大降低幅度使得材料在整个测试温区的热电优值没有得到改善.纳米SiO₂作为Mg₃Sb₂     

并联模型研究双层热电薄膜热电性能

目前,热电双层膜的电输运性能测量及预测一般采用并联模型理论,然而并联模型使用条件缺乏理论和实验的支持和验证.本文借助于COMSOL Multiphysics软件采用有限元理论模拟得到了Cu/Si, Ag/Si双层膜在施加温度差下的塞贝克系数,并与并联模型进行比较.研究双层膜两端是否镀金属Pt层、双层膜之间插入高阻/低阻/绝缘界面对双层膜的塞贝克系数测量结果的影响.研究发现,当冷热端无Pt时,高阻和电绝缘界面时Si和Cu两侧电势分别沿温度梯度方向均匀分布,测得其塞贝克系数分别与材料本身的值相同,低阻界面时Cu侧热电势随着探针间距L均匀变化, Si侧呈现非均匀变化.有Pt时, Cu和Si侧的热电势沿着温度梯度的方向分布均匀,无论在绝缘/高阻/低阻界面中, Si和Cu两侧测量值均与Cu塞贝克系数相同.实验研究了Si/Ag和Bi/Ag双层膜,无Pt时, Si/Ag双层膜Si侧的塞贝克系数的绝对值随着温度的降低而降低,但是Ag侧塞贝克系数的绝对值随着温度的降低而升高.有Pt时, Bi/Ag双层膜两侧的塞贝克系数相同.     

第一性原理研究单层Ge2X4S2(X=P,As)的热电性能

单层Ge₂X₄S₂(X=P, As)是最近预测的一种二维层状材料,它们不仅拥有高的光吸收系数,同时还有较高的载流子迁移率,这意味着它们在光电和热电领域可能有较好的应用前景.本文通过第一性原理和玻尔兹曼输运理论系统地研究了这两种材料的热电性质.结果表明,单层Ge₂P₄S₂和Ge₂As₄S₂在室温下展现较低的晶格热导率,沿armchair方向分别为3.93 W·m^-1·K^-1和3.19 W·m^-1·K^-1, zigzag方向分别为4.38 W·m^-1·K^-1和3.79 W·m^-1·K^-1,这主要是由低的声子群速度、大的格林艾森参数以及小的声子弛豫时间造成的.基于HSE06泛函计算出的能带结构表明单层Ge₂