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β-FeSi_2基热电材料的制备及电输运作性能研究

在综合评述了国内外热电材料研究进展的基础上,以β-FeSi_2热电材料作为研究对象,采用快速凝固、悬浮熔炼和机械合金化等技术制备了FeSi_2及Fe_2Si_5基合金,通过XRD、SEM/EDS以及电性能测试等手段,研究了它们的相变,微观结构和电输运性能,分析了这些合金的相变规律,同时探讨了进一步提高β-FeSi_2热电性能的途径。我们自行设计制作了两台热电性能测试装置,分别用于测量热电材料在300K~800K温度范围内的电性能和热电优值。热电材料电性能测量装置采用热电偶丝作为电压测量导线,简化了实验装置,能较精确的测量样品两端的温差,从而保证了Seebeck系数测量的准确性,此装置还可同时测量热电材料的电阻率。热电优值测量装置根据Harman原理,利用通交、直流电流来测量材料的电阻电压和Seebeck电压,实现热电优值的直接获得。首次采用单辊快淬法制备了快凝β-FeSi_2热电材料。本文对比研究了快速凝固、机械合金化和悬浮熔炼  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

《国际学术动态》2007年06期
国际学术动态

热和电之间的和谐:一种清洁再生能源

1大会内容热电材料是利用温差电效应,即Seebeck效应,实现热能和电能之间转换的一种材料。热电材料主要应用于温差热发电和电制冷以及各种传感器件。每年一次的国际热电会议是探讨和交流热电材料的制备、性能和应用的国际性学术会议。第26届国际热电会议于2007年6月3~7日在韩国济洲岛的西归浦市举行。来自28个国家和地区的215位科学技术人员参加了会议,共提交269篇学术论文。从参会人数来看,韩国81人,日本40人,美国32人,中国大陆31人,俄罗斯联邦16人,法国11人,韩国和日本仍是热电研究的强国。国内的与会单位具体有中国科学院上海硅酸盐研究所、武汉理工大学、浙江大学、天津大学、北京工业大学等等。会议共安排了6个大会报告,分别介绍了热电材料、应用技术历史、前沿技术的发展和政府相关政策。会议的中心口号就是“热和电之间的和谐”(The Harmony Between Heat and Electricity),整个会议始终在和谐友好的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中国粉体工业》2016年05期
中国粉体工业

电声散射显著降低重掺硅热导率

热电材料是一种利用半导体内部载流子与声子间的相互作用,实现热能与电能相互转化的能源材料,具有体积小、重量轻、造价低、无噪声、运行稳定等优点,可用于固态制冷及温差发电等领域,如计算机芯片制冷、激光器制冷、便携式冰箱制冷及汽车尾气余热发电等。热电材料的最高性能目前仍无理论上限,然而现实中材料较低的转化效率是限制热电材料发展的主要原因。一直以来,对于热电材料电子、声子相互作用及传输特性的深入理解是热电研究领域的重要课题,也是提高材料热电性能的必要前提。浙江大学材料学院赵新兵教授、朱铁军教授及其研究团队在Si基热电材料纳米化及声子输运机制方面进行了系统的理论和实验研究,取得重要进展。他们利用机械合金化和放电等离子烧结(SPS)技术成功制备了晶粒优化的重掺杂N型硅材料...  (本文共1页) 阅读全文>>

《物理与工程》2017年05期
物理与工程

用四探针平台测量热电材料塞贝克系数的实验探索

1821年,德国科学家Seebeck发现,当两种金属接点之间存在温差时,回路中有持续的电流流动,这种现象称为Seebeck效应,Seebeck系数(S)可用来表征Seebeck效应的大小,其表达公式为其中,dT为热电材料上两点间的温度差;dV为相应两点间的温差电动势。热电材料中,当电子为多子时,冷端为负,S为负值;当空穴为多子时,热端为负,S为正值。1909至1911年间,德国的Altenkirch首先提出,一个好的热电材料必须具有较大的Seebeck系数,使得在相同的温差下可以获得较高的电压,从而保证有比较明显的热电效应;同时要具有较小的热导率(κ)使热电材料能够保持温差;还要具有较大的电导率(σ)以减小载流子输运过程中产生的焦耳热[1]。综合考量电学性能和热学性能对器件热电效率的影响,Altenkirch提出了无量纲热电优值(ZT值)的概念,并将其定义为其中,Z称为热电系数;T为绝对温度;S2σ为功率因子(常用P来表示)。热...  (本文共4页) 阅读全文>>

《功能材料信息》2014年01期
功能材料信息

高性能热电材料研发获重大进展

中科院上海硅酸盐研究所陈立东研究团队完成的“热电材料的多尺度微观结构调控与性能优化”项目获得2013年国家自然科学奖二等奖。业内专家认为,该项目实现了电热输运协同调控和热电材料高性能化,获得了多种高性能热电材料,并且已应用于热电器件及应用系统技术的研发,为热电材料在热能、特种电源与制冷技术领域的应用提供重要理论基础与关键材料。热电转换技术在工业余废热发电、太阳能综合高效利用、特种电源、制冷等领域具有重要应用价值。但如何在一种材料中实现优良电输运...  (本文共1页) 阅读全文>>

《百科知识》2014年02期
百科知识

寻找最优热电材料

在现代生活中,能源的消耗量极大,大到炼钢厂、汽车,小到计算机、手机,每天都在消耗着大量的电能、热能,然而这些能量并未得到充分的利用。我们可以算一笔能源账:普通的计算机功率大概在200~300瓦之间,如果每天开机10个小时,就是2~3度电。如果有1亿台计算机,大概每天就要用掉2亿~3亿度电,由于废热浪费的电能大概占到20%,即4000万~6000万度的电能被白白浪费掉了。那么能否将这些废热利用起来,提高能源的利用效率呢?答案是:有!在过去的几十年里,科学家一直致力于发展一种材料,这种材料可以将热能转化为电能,它被称为热电材料。这种材料的奇特性能来源于它可以将热量一份一份地打包给电能的携带者——电子或空穴载流子。在这种特殊材料中,电子或空穴载流子将热量从高温的一端携带到低温的一端,热量被传递的同时,电子或空穴的定向移动导致材料的两端产生了电压,这种电压就为人们提供了新的能源。发现热电效应1821年,德国物理学家塞贝克无意中发现,任何...  (本文共2页) 阅读全文>>