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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>>

《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>>

《电源技术》2012年01期
电源技术

新型热电材料的研究进展

能源是人类活动的物质基础,随着人类活动以及工业化革命的不断进行,传统的一些不可再生能源开始日益枯竭。所以新能源的开发迫在眉睫,而新能源的开发利用需要借助能源材料来实现。能源转换材料(热电材料)成为材料科学热点。热电材料的应用主要有温差发电和热电制冷,温差发电是利用Seebeek效应,直接将热能转化为电能的研究。温差发电在工业余热、废热和低品味热温差发电方面有很大的潜在应用。与温差发电相反,热电制冷利用Peltier效应可以制造热电制冷机。热电制冷具有机械压缩制冷机所没有的一些优点,尺寸小、质量轻、无任何机械转动部分、工作无噪声、无液态或气态介质,因而不存在污染环境问题;可以实现精确控温,响应速度快,器件使用寿命长,因此热电制冷已用于很多领域。另外,热电制冷材料的一个可能具有实际应用意义的场合是为超导材料的使用提供低温环境。1材料的热电效应热电材料具有3个基本效应,即Seebeck效应、Pettier效应和Thomson效应,这3...  (本文共4页) 阅读全文>>

《电站辅机》2012年04期
电站辅机

美新型热电材料性能跨越重要里程碑

热电材料可将热能直接转化为电能,这是人类梦寐以求的明星材料。理想的热电材料应具有较高的热电势和电导率、较低的热传导系数。这3个指标加上热源温度形成了衡量热电材料品质的热电优值——ZT值。一般认为ZT达到2.0以上方有实际应用价值,但过去热电材料的ZT值只有1.6~1.8。最近,美国西北大学无机化学家领导的研究小组开发出1种新型热电材料,使ZT达到了2.2,可将15%~20%的废(余)热转换成电...  (本文共1页) 阅读全文>>

《功能材料信息》2012年06期
功能材料信息

新型热电材料实现迄今最高“热变电”效率

电脑等设备在使用中发热是人们熟悉的现象,这是因为部分电能变成了热能,那么能不能反过来把热能直接变成电能呢?一项最新研究说,这种热电材料的研究取得了突破,得到了具有迄今最高“热变电”效率的材料。热电材料具有这样的性质,如果它不同部位的温度不一样,电子就会顺着温差从一端跑到另一端,由此产生的电流可以作为电源。但是过去的热电材料把热能转换为电能的效率都不高,大多只有57左右,这限制了热电材料的应用。现在只有一些很特殊的场合才使用热电材料,比如正在火星上考察的“好奇”号火星车就用到了热电材料。新一期英国《自然》杂志刊登报告说,美国西北大学等机构研究人员开发出了新型热%~%电材料。这种材...  (本文共2页) 阅读全文>>