热电笼状物声子作用对其反常比热容的影响

笼状物材料具有极低的晶格热导率，表现出非常优秀的热电性能. 但是，笼状物中束缚在笼子中的原子与笼子的相互作用形式尚不明确，这种相互作用与其反常热力学性质的关系仍有很多争议. 使用从头算晶格动力学计算方法计算笼状物Ba8Ga16Ge30 (BGG)的声子以及比热容，利用同位素Ge-76替换的方法研究束缚原子与笼子的相互作用. 结果表明，束缚原子与笼子之间存在着明显的耦合作用，这种耦合作用对笼状物反常热力学行为的产生具有重要意义.     

球磨工艺调控碲化铋基材料微结构及热电性能研究

碲化铋基化合物是室温附近性能最佳的热电材料,在余热回收以及固态制冷领域具有重要的应用价值. 其主要的制备方式是球磨法,各类参数的细微变化都可能影响材料的微结构和热电性能. 球磨时间作为重要的球磨参数既能影响粉末粒径的细化,也对材料的热电性能有所调控,因此亟需逐步分析球磨时间对晶体结构、粒径尺寸及产物热电性能的影响. 本文采用恒定的球磨转速,调节不同球磨时间制备碲化铋基材料. 通过晶体结构及粉体粒径的分析发现了晶粒对球磨时间的响应. 后续热电性能测试结果表明,增加球磨时间后粒径发生变化并导致了电子、声子输运模式的协同改变. 最终,有效提升了n型与p型碲化铋的最大ZT值,分别达到了0.91和1.11. 本研究工作系统总结了球磨工艺中关键参数对碲化铋材料微结构及热电性能的影响,为粉末冶金及热电学的交叉融合及热电转换技术的商业化应用提供了实验和理论参考.     

层状热电材料SrAl2Ge2的制备与性质研究

以Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ族元素为主的笼状物热电材料研究近年来发展迅速,尤其是在优值系数ZT值上取得了重大突破,而从Sr-Al-Ge笼状物体系中获得的层状结构热电材料却鲜有人关注.本研究利用铝元素作为助溶剂,在1150℃下成功合成了层状SrAl_2Ge_2单晶.采用X射线衍射仪对样品粉末进行表征,通过Rietveld精修证明该晶体具有CaAl_2Si_2结构(空间群为P3-m1,晶胞参数a=b=4.2339(1)?,c=7.4809(0)?).变温电阻率测试发现单晶样品沿c轴方向具有p型半导体行为,此外其在2～300 K低温下的比热(C_p)数据符合德拜模型.本研究结果对于开发新型无毒、高性能热电材料具有一定参考价值.     

氧化铝陶瓷光固化浆料的制备及脱脂工艺优化研究

本文重点研究了光固化浆料固含量和粘度的关系,通过分散剂调控流变学性能,实现了高固含量浆料(45 vol%)的制备并完成打印.在此基础上我们发现,脱脂烧结工艺是决定氧化铝陶瓷成型的另一关键因素.脱脂不彻底会导致气孔、裂纹等缺陷,直接影响到陶瓷质量.鉴于此,本研究针对所制备的氧化铝陶瓷浆料有机物类型,调整了脱脂曲线,并证实通过先在真空中热解后在空气中除碳的两步脱脂方式可使有机物充分去除,不易产生气孔,最终获得了结构致密的氧化铝陶瓷材料.本文系统总结了分散剂种类、浓度及氧化铝固含量对浆料粘度的影响,优化了脱脂工艺,为复杂结构陶瓷材料的光固化成型及性能的优化提供了实验依据.     

等离子体化学气相沉积工艺调控铜基-石墨烯复合薄膜材料微结构及电学热学性能研究

本文利用等离子体化学气相沉积PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)技术制备了铜基-石墨烯复合薄膜，通过X射线衍射及Raman光谱证实了低温合成的可行性.同时，逐步研究压强、功率、气流量、基底温度等关键参数对沉积速率的影响，实现了对薄膜材料厚度和生长过程的准确控制.进一步研究发现，H₂与CH₄的气体比例严重影响了等离子体与基底表面的相互作用，并导致了材料表面微观结构和粗糙度的协同改变.通过工艺参数和气体配比的优化，实现了对薄膜表面结构的有效调节.当H₂/CH₄为1∶12时，薄膜的粗糙度最低，电子与声子的散射源被充分抑制，电导率和热导率分别达到8.3×10⁶ S/cm与158 W/m·K,表明该材料具有良好的导电性及优秀的散热效果.本文系统优化PECVD生产过程中的各项关键工艺参数，并详细分析了气体配比、表面结构、粗糙度及薄膜宏观物性之间的关联，为铜基-石墨烯复合薄膜的工业化生产和商业化应用提供了理论支撑和实验依据.