热电材料研究进展

在介绍热电材料制冷工作原理，分析热电材料优值系数的基础上，介绍了300K以下热电材料的研究进展，分析了热电材料的制冷特点、现状和应用前景．     

热力学理论演示装置的设计

本文设计了一种以半导体热电隅为主要元件的装置,用此装置即可演示验证热机理论,也可演示验证热泵理论。     

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).     

热电材料研究进展

在介绍热电材料制冷工作原理,分析热电材料优值系数的基础上,介绍了300K以下热电材料的研究进展,以及热电材料制冷特点、现状和应用前景．     

热电材料研究又成热点

将不同材料的导体连接起来，并通入电流，在不同导体的接触点———结点，将会吸收（或放出）热量．１８３４年，法国物理学家佩尔捷（Ｊ．Ｃ．Ａ．Ｐｅｌｔｉｅｒ）发现了上述热电效应．１８３８年，俄国物理学家楞次（Ｌ．Ｌｅｎｚ）又做出了更具显示度的实验：用金属铋线和锑线构成结点，当电流沿某一方向流过结点时，结点上的水就会凝固成冰；如果反转电流方向，刚刚在结点上凝成的冰又会立即熔化成水．热电效应本身是可逆的．如果把楞次实验中的直流电源换成灯泡，当我们向结点供给热量，灯泡便会亮起来．尽管当时的科学界对佩尔捷和楞…     

热电材料与温差发电技术

热电材料是一种通过固体中载流子(电子和空穴)运动实现热能和电能之间直接转换的功能材料。用热电材料制造的温差发电器具有无机械运动、无噪声、无磨损、可靠性高、免维护、无污染、尺寸形状可根据需要设计等突出优点,在工业余热发电、特殊场合长寿命电源、便携式小型电源、植入式微型电源等领域具有重要应用前景。     

热电材料室温下塞贝克系数测试装置的研制

提出一种测试热电材料室温下塞贝克系数的有效方法并搭建了其测试装置。该测试装置通过电路控制获得标准温差实现塞贝克系数的精确测量,其特点是利用电路控温取代传统的恒温循环水和温度测试仪表控温系统,结构简单、操作方便、成本低廉。     

自动恒温控制在可见光CCD成像系统中的应用研究

随着高性能CCD传感器的发展,其在空间成像探测系统得到广泛应用。为解决传感器的成像质量和恒温控制问题,采用基于帕尔贴效应的热电制冷（Thermo—ElectricCooling,TEC）技术,以FPGA为控制芯片,运用PID控制算法,实现了小型温度控制系统。实验结果表明,该系统能快速准确地实现恒温控制,可扩展性强,具有一定的应用价值。     

利用真空变温薄膜电阻实验仪测量热电材料特性参数

利用北京交通大学理学院自主开发的VTR10型真空变温薄膜电阻实验仪对热电材料的热电阻率进行了多次测量,并用该装置精确测定了热电材料的塞贝克系数,得到了热电材料的电阻率随温度变化的曲线和塞贝克系数随温度变化的曲线.     

热电材料的热输运调控及其在微型器件中的应用

热电能量转换技术是一种利用材料实现热能和电能直接相互转换的清洁能源技术。热电材料的性能是决定热电转换效率的关键因素,而热电材料的性能优化涉及电输运和热输运性能的协同优化。文章介绍了近期热电材料中热输运的调控机制和方法,其中重点论述了基于原子分子层次调控热传导的宽频声子散射效应和横波阻尼效应,以及低维结构和复合材料中的基于纳米微米尺度的微结构调控。最后介绍了室温附近热传导的调控机制及其在高效微型热电器件研发中的应用和进展。     

热电材料的热输运调控及其在微型器件中的应用

热电能量转换技术是一种利用材料实现热能和电能直接相互转换的清洁能源技术.热电材料的性能是决定热电转换效率的关键因素,而热电材料的性能优化涉及电输运和热输运性能的协同优化.文章介绍了近期热电材料中热输运的调控机制和方法,其中重点论述了基于原子分子层次调控热传导的宽频声子散射效应和横波阻尼效应,以及低维结构和复合材料中的基于纳米微米尺度的微结构调控.最后介绍了室温附近热传导的调控机制及其在高效微型热电器件研发中的应用和进展.     

半导体制冷演示实验

研制了可用于物理教学演示的半导体制冷演示仪，半导体制冷器是纯固体制冷源，既能制冷又能制热，体积小，重量轻，使用方便，无污染，有广泛的应用前景，本仪器着重演示半导体制冷的优点。     

Mg-Si基热电材料量子化学计算

对于掺杂合适的元素Sb,Te,Ag,Cu使得Mg-Si基热电材料的热电性能大幅度提高的实验事实,欲从理论和计算上寻求支持,试图从原子、分子的层次上对此现象作出解释,因此建立了简化的Mg₂Si量子化学计算模型,采用密度泛函离散变分X_α量子化学计算法,计算了物质内部的结构信息,如共价键级和态密度等.计算结果表明,掺杂以后,晶体的共价键级被削弱,态密度图中的禁带宽度明显变窄,这与实验测试的结果是一致的.     

温差电现象物理教学演示仪

利用半导体制冷片既可由温差产生电能输出又可由输入的电能制冷的原理,研制了可用于物理教学演示的温差电现象演示仪。     

基于分布式的热电制冷方案与效能分析

研究了单个热电制冷控制单元的设计原理和工作机制,详细分析了热电制冷单元散热模型和主要参数之间的关系式。在此基础上,提出了基于分布式的热电制冷控制单元的工作原理和制冷效果,并以非均匀产生热量的电子芯片为散热对象,论证了基于分布式热电制冷控制方案的可行性,并通过实验测试验证了制冷效率在非均匀产生热量的芯片中更高。     

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.     

热电材料与发电器件的进展和挑战

热电/温差电效应是一种能够实现热能和电能直接相互转换的环境友好型能源技术,基于该技术的热电发电器件的应用,有望成为缓解能源问题的可行方案。文章主要介绍了中高温区p型和n型热电材料的最新研究进展,重点论述了可能应用于热电发电器件的几种典型热电材料体系的相关优缺点。此外,还回顾了目前中高温区热电发电器件的研究现状,尝试给出了目前亟待突破的壁垒,最后讨论并展望了热电发电器件的发展前景与未来研究方向。     

热电制冷实验的研究

介绍了热电制冷实验的原理和方法．     

热电制冷摄像机制冷系统研究

介绍了摄像机热电制冷设计必须考虑的问题 ,研制了性能与同类进口产品相当的摄像机的热电制冷降温、恒温系统。实验结果表明 :该系统对 2 0 0 m W的热负载可以提供 - 40℃以内的稳定恒温 ,温度的控制精度达 0 .1度 ,可作为高性能摄像机及其它成像系统的配套设备。     

机器学习在热电材料领域的应用

在追求可持续发展的未来,热电材料是不可或缺的.它在全固态发电和制冷方面具有十分广泛的应用前景.在过去的几十年间,人们一直致力于寻找新型高性能热电材料.然而,传统的实验试错法效率较低,限制了新材料的研究步伐.机器学习作为一种具有强大数据分析能力的方法,近年来已越来越多地应用于热电材料的研究.这篇综述总结了热电材料研究领域常用的机器学习方法,系统地介绍了它们在材料结构、电子和热电输运等性质上的应用案例和相关研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望.