n型CaMnO3基氧化物热电材料研究进展

n型CaMnO3基氧化物是一种具有优异高温热电性能的n型热电材料体系,从CaMnO3基热电氧化物晶体结构、物性、电子结构、电热传输理论以及Ca位掺杂、Mn位掺杂、Ca和Mn位复合掺杂优化其电热输运性能的角度,综述了n型CaMnO3基热电氧化物的最新研究进展,给出了存在的问题和今后研究的方向.     

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.     

N型碳纳米管基热电材料研究进展

科技的不断发展对于能源供给方式提出了新的要求和挑战。在人体与外界环境温度差的驱动下,热电材料可以实现持续稳定的电能输出,能有效缓解能源危机。其中,碳纳米管(CNT)独特的结构使其具有优异的电学和力学性能以及较大的表面积,在热电材料中具有明显的优势,n型CNT在热电材料领域的应用也越来越广泛。围绕CNT基热电材料,首先介绍了热电材料的基本概念,接着概述了CNT的分类及其结构,重点介绍了n型CNT基热电材料的制备策略：掺杂和复合,指出了增强n型CNT的稳定性仍是未来的研究方向。     

Mg_3Sb_2基热电材料的研究进展

首次实现n型传导以来,无毒低成本Mg_3Sb_2基热电材料的研究便得到快速发展,有望能成为目前唯一大规模商业化的Bi_2Te_3热电化合物的替代材料。介绍了热电转化原理、Mg_3Sb_2基材料的晶体结构、电子结构及其p型、n型热电性能的研究现状。同时,简要分析了Mg_3Sb_2基材料性能优化的主要策略及其作用机制,如掺杂、固溶、晶粒尺寸调控和能带结构设计等对载流子浓度、载流子散射、迁移率和Seebeck系数等热电性能的影响机制。最后,讨论了Mg_3Sb_2基热电材料应用于发电和制冷的初步研究结果和后期热电模块应用的相关问题。     

Sr掺杂CdO多晶块体的高温热电性能

本文利用传统固相烧结法制备了Cd1?xSrxO(x=0,0.01,0.03,0.05)多晶块体并研究了Sr掺杂对Cd O高温热电性能的影响.在Cd O中掺杂Sr O会使样品的载流子浓度降低,导致其电阻率和塞贝克系数绝对值增大.同时,Sr的引入抑制了Cd O多晶的晶粒生长,导致其尺寸减小、晶界增多.随着Sr掺杂浓度的提高,样品的电子热导率和声子热导率均呈现出下降趋势,使得总热导率大幅度降低,Cd0.95Sr0.05O样品的热导率在1000 K时仅为1.71 W m?1 K?1,低于多数氧化物热电材料.由于总热导率的降低,所有掺杂样品的热电性能均得到了提升,其中,Cd0.97Sr0.03O多晶样品在1000 K时的ZT值达到了0.40,比非掺杂Cd O多晶样品提高了25%,可与目前报道的最好的n型氧化物热电材料相比拟.     

热电材料的研究进展

简要介绍了热电效应、热电材料性能评价方法,给出了评价热电材料的必要条件及改善品质因子的几种途径,系统阐述了热电材料的研究发展过程和近几年的最新研究动向.     

瞬态热冲击下热电材料梁的温度场及热应力分析

基于热电材料特性,通过热电平衡方程和本构方程,得出热电材料梁瞬态模型的控制方程.采用分离变量法结合模型的初始条件和边界条件求出热电材料梁的非线性瞬态温度场,根据热应力理论分析求出瞬态热应力场,利用数学软件MATLAB给出了热电材料梁的呈抛物线分布的瞬态温度场和瞬态热应力场的特性曲线,研究了热冲击载荷下的热电材料梁在热电耦合环境中的热应力分析.讨论了不同时刻温度场和应力场随厚度的变化,以及对比p型和n型Bi₂Te₃热电材料梁热应力特性曲线.结果表明:瞬态温度场受其瞬态项的影响随厚度增加有增有减;瞬态温度场和瞬态热应力场随时间的增加最终趋于稳态不再随时间变化;趋于稳态后的Bi₂Te₃热电材料梁的热应力最值大于瞬态下的热应力最值;p型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力总是大于n型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力.     

化学镀Zn对n型Bi2Te2.4Se0.6合金热电性能的影响

为了研究化学镀Zn对n型Bi2Te2.4Se0.6材料的热电性能的影响及作用机制,采用化学镀法制备n型Zn/Bi2Te2.4Se0.6纳米粉体,并结合放电等离子烧结烧制成块体材料,n型Zn/Bi2Te2.4Se0.6热电材料的Seebeck系数(SS)提升,热导率显著降低,其中0.15％Zn/Bi2Te24Se06的热导率最低,在371 K达到最小值0.74 W/(m·K),这是由于载流子浓度的降低引起电子热导减小,以及第二相和晶界增多引起声子散射造成晶格热导降低.结果表明,0.15％Zn/Bi2Te2.4Se0.6的热电优值(ZT)有很大的提升,在421 K达到1.06.     

基于第一性原理的双钙钛矿Ba2BiTaO6光电性质和缺陷特性研究

目的 通过第一性原理计算研究双钙钛矿Ba2BiTaO6的光电性质和缺陷特性.方法 通过在钙钛矿的B位上引入具有"s孤对电子"的Bi原子生成双钙钛矿Ba2BiTaO6,基于密度泛函理论对材料的晶体结构、光电性质和缺陷特性进行研究.结果 Ba2BiTaO6价带顶处具有较强的sp反键耦合作用使得该材料价带顶处非常局域,具有很小的空穴有效质量.与n型透明导电氧化物ZnO和In2O3不同的是,通过调整化学势的范围,Ba2BiTaO6的本征缺陷表现出很好的p型特性而非n型特性.它主要的缺陷(Ba空位、Bi空位、Ba替位Bi和Bi替位Ta)均是浅受主缺陷,这表明Ba2BiTaO6是一种很有应用前景的p型透明导电氧化物.结论 通过在钙钛矿中引入具有"s孤对电子"的元素实现强的反键耦合效应可生成一类具有p型特征的透明导电氧化物.     

笼状热电材料p型和n型Ba8Ga16Ge30单晶之间载流子的调谐研究

本研究首次实现了p型和n型Ba_8Ga_(16)Ge_(30)(BGG)单晶之间载流子类型的相互转换.采用以对方单晶为前驱体的再合成调制方法,再次制备了Ba_8Ga_(16)Ge_(30)(BGG)单晶笼状热电材料,利用物理属性测量系统(PPMS)测量单晶样品的变温电阻率并对其载流子类型进行了评价.结果表明:p型和n型Ba_8Ga_(16)Ge_(30)(BGG)单晶之间载流子类型可以成功地进行相互转换,且n型转换为p型样品时前驱体状态及成分配比的不同可导致改性后样品电阻率及载流子浓度不同.以单晶为前驱体的晶体再生长以及载流子调节对于制备珍贵同位素替代的大块单晶具有指导意义,有益于材料内部笼内及笼上原子的非简谐振动研究,并对热电材料的再生利用也具有重要意义.     

P型透明导电氧化物CuAlO_2的研究进展

CuAlO2作为一种天然的P型透明导电氧化物(TCO)成为近年来P型TCO的研究热点.介绍了CuAlO2近几年最新的研究进展,简述了不同的制备方法及其优缺点,综述了对其光电、热电等性能的研究状况,对CuAlO2掺杂前后性能改变的研究进展做了详细介绍,并提出了CuAlO2未来的研究方向.     

P型透明导电氧化物CuAlO_2的研究进展

CuAlO2作为一种天然的P型透明导电氧化物(TCO)成为近年来P型TCO的研究热点.介绍了CuAlO2近几年最新的研究进展,简述了不同的制备方法及其优缺点,综述了对其光电、热电等性能的研究状况,对CuAlO2掺杂前后性能改变的研究进展做了详细介绍,并提出了CuAlO2未来的研究方向.     

P型透明导电氧化物CuAlO2的研究进展

CuAlO2作为一种天然的P型透明导电氧化物(TCO)成为近年来P型TCO的研究热点. 介绍了CuAlO2近几年最新的研究进展, 简述了不同的制备方法及其优缺点, 综述了对其光电、热电等性能的研究状况, 对CuAlO2掺杂前后性能改变的研究进展做了详细介绍, 并提出了CuAlO2未来的研究方向.     

Ca_3Co_4O_9陶瓷的合成及热电性能

以柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法获得了Ca3Co4O9的纳米前驱体,用常压烧结法成功制备了Ca3Co4O9陶瓷.利用TGD-TA,XRD,SEM等方法研究了其显微结构和热电性能.结果表明,Ca3Co4O9陶瓷为取向无规则片状结构,属于P型半导体热电材料,其功率因子随温度的升高而增大,具有一定的热电性能.     

热电材料发电的商业化进展与前景展望

综述了热电材料作为绿色环保能源转换材料的商业化进展与应用前景. 阐述了商业化的热电材料热电性能指标要求，分析了提高热电性能的条件和理论上的局限性. 通过分析近20年提高热电性能的研究，总结了一些突破上述局限性的有效手段，提出了将来提高热电性能的一些有效方法. 预测了热电性能商业化的前景.     

面向复合材料带隙预测的两段式集成学习模型构建

带隙是钙钛矿型复合氧化物材料重要的特征参数, 对材料的物理化学性质起决定性作用, 如导电性能和光电性能等. 为了寻找适合不同应用领域的钙钛矿型材料, 利用机器学习进行带隙预测是一种重要的研究手段. 构建了一个两阶段异质集成学习模型, 在第一阶段使用多种不同的基础机器学习器(回归模型)进行预测; 在第二阶段把对预测结果影响较大的描述子和基础机器学习器进行集成学习.利用该模型对 210 种钙钛矿型复合氧化物材料的带隙进行预测, 并与多种独立的机器学习算法以及不同集成策略模型的预测性能相对比, 评估了本模型的预测性能. 结果表明, 这种两段式的集成学习模型能够更好地学习到材料数据的内在关系, 并具有较好的预测效果和较强的泛化能力.     

透明导电薄膜(I):掺杂透明导电氧化物薄膜

透明导电氧化物薄膜具有良好的光电性能.作为前电极,此类半导体材料薄膜广泛应用于半导体器件.本文以典型的掺杂TCO薄膜为切入点,综述了透明导电氧化物薄膜的发展历史及应用,重点阐述了几种典型掺杂TCO薄膜的结构特征、光电特性、制备方法及应用展望.     

Na_xCo_2O_4热电材料的研究进展

介绍了NaxCo2O4氧化物热电材料的基本结构和热电性能,论述了NaxCo2O4热电材料的研究进展,并对NaxCo2O4材料的Na位掺杂(掺入K,Sr,Y,Nd,Sm,Yb,Ca,Ag)和Co位掺杂(掺入Ti,Rh,Pd,Pb,Mn,Ru)进行了评述·不同元素对Na位和Co位的掺杂效果的影响是不同的,但可以看出NaxCo2O4热电材料的掺杂研究有着非常好的研究价值和应用前景·     

Zn2SnO4复合氧化物气敏特性研究

采用烧结法合成Zn_2SnO_4复合氧化物,具有反尖晶石结构的弱N型半导体材料,其气敏性能引人注目,尤其是对乙醇具有较高的灵敏度和选择性.当掺入少量氧化物杂质,可以看到灵敏度和最佳工作温度都有所改善,其中以稀土氧化物效果为最佳.     

热电材料的现状及特点

随着环境和能源的问题日益突出,热电材料的发展倍受关注.论述了热电效应的基本原理,分析了几种近年来研究的热电材料的结构及特点.