Ag/Yb0.35Co4Sb12热电复合材料的制备及热电性能研究

方钴矿作为性能优异的中温区热电材料而备受关注,如何进一步提升其热电性能是目前研究的热点和难点.本文采用"熔融-退火"结合放电等离子烧结(SPS)的简易方法,成功的制备出了具有不同Ag含量的热电复合材料,并研究了Ag的引入对基体材料热电性能的影响.结果表明,由于Ag的引入,使得电导率(σ)得到显著提升;除此之外,方钴矿与Ag界面之间的能量过滤效应以及基体能带受到Ag的影响,使得赛贝克系数(α)绝对值得到了显著提高;热导率(κ)虽有小幅提升,但得益于高功率因子,最终使得Ag/Yb0.35 Co4 Sb12复合材料的热电性能得到了大幅度提高.特别是当Ag含量为0.5wt;时,热电优值(ZT)在800 K达到1.28,相较于基体提高了44.3;.     

AgNW s/Yb0.3Co4Sb12纳米复合热电材料的制备及热电性能的研究

采用多元醇法和熔融淬火高温退火法合成银纳米线(AgNWs)和填充方钴矿Yb0.3Co4Sb12材料,采用超声分散法并结合等离子体快速烧结技术(SPS)烧结成AgNWs/Yb0.3 Co4 Sb12纳米复合材料.通过XRD和扫描电镜分析材料的物相结构与微观形貌,测量计算了不同AgNWs复合含量样品的电导率、Seebeck系数、热导率、晶格热导率和ZT值.发现了复合AgNWs可以很大程度地提高方钴矿材料的电输运性能,但也使得其热导率不可避免地升高.最终AgNWs复合含量为0.5wt;的复合材料热电性能最佳,达到850 K时的1.02.     

Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的热导性能研究

采用3Y-ZrO2粉体和石墨烯(Graphene)为原料,利用放电等离子体烧结技术(SPS),烧结制备了Graphene/ZrO2复合陶瓷材料.利用SEM、HRTEM、XRD、激光热导仪等研究了烧结温度和石墨烯含量对Graphene/ZrO2复合陶瓷材料的显微结构、物相和热传导性能的影响.研究结果表明,引入石墨烯不但可以抑制ZrO2晶粒的生长,而且对复合材料的热传导性有着显著的影响;相对于单相ZrO2陶瓷,随着石墨烯的引入, Graphene/ZrO2复合陶瓷材料扩散系数反而降低,其原因可以归结于三个方面:首先,石墨烯含量比较低(0.5~1.5wt;),其次,石墨烯与ZrO晶粒界面处产生的强声子散射作用导致热导下降,最后是Graphene/ZrO2复合陶瓷材料没有完全致密.     

不同表面活性剂制备n型Bi2Te3热电材料

分别使用P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)和EDTA(乙二胺四乙酸)为模板剂采用水热法合成n型Bi2 Te3热电纳米粉体,通过放电等离子烧结技术(简称SPS)将粉体烧结成块体样品.利用XRD、SEM、ZEM-3以及激光导热仪等对制备的样品进行物相、形貌及热电性能表征.结果显示:三种模板剂制备的Bi2 Te3纳米颗粒大部分呈片状,其中PVP制备的纳米片最为规整,EDTA制备的纳米片大小不均一,P123制备的纳米片夹杂有棒状和团聚饼状的形貌;XRD表征显示所制备粉体均为纯Bi2 Te3相,没有其它杂质.对块体样品的热电性能研究发现:由于Bi2 Te3具有独特的层状结构,会对载流子和声子的传输产生影响,造成所制备块体样品垂直于压力方向的ZT值要大于平行于压力方向的ZT值;采用PVP模板剂制备Bi2 Te3样品的热电性能最高,在温度为480 K时,ZT值达到0.33.