n型Bi-,2-Te-,3--Ba-,y-Ni-,x-Co-,4-x-Sb-,12-梯度熱電材料的設(shè)計、制備及性能研究.pdf

1、本論文首先用固相反應(yīng)分別制備了NixCo4-xSb12(x=0.1，0.2，0.4)和BayNixCo4-xSb12(y=0.16～0.35，x=0.1～1.0)，用放電等離子燒結(jié)制成致密的塊體材料。在對均質(zhì)材料Bi2Te3和BayNixCo4-xSb12熱電傳輸特性研究的基礎(chǔ)上，對梯度結(jié)構(gòu)熱電材料Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12的界面溫度進行了優(yōu)化，對梯度結(jié)構(gòu)熱電材料當中均質(zhì)材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.

2、1Co3.9Sb12的長度進行了優(yōu)化設(shè)計。通過兩步放電等離子燒結(jié)的方法制備出了梯度結(jié)構(gòu)熱電材料Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12；研究了梯度結(jié)構(gòu)n型Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電材料的熱電性能。 獲得的主要研究結(jié)果如下： 1.對NixCo4-xSb12(x=0.1，0.2，0.4)的熱電性能及傳輸性能進行優(yōu)化，其中Ni0.4Co3.6Sb12試樣在800K時性能優(yōu)值ZT值達

3、到最大0.48。 2.對BayNixCo4-xSb12(y=0～0.4，x=0.1～1.0)的熱電性能及傳輸性能進行優(yōu)化，其中Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12試樣在800K時性能優(yōu)值ZT值達到最大0.56。 3.根據(jù)兩種均質(zhì)材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電性能優(yōu)值與溫度的關(guān)系，對梯度結(jié)構(gòu)n-Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電材料界面溫度進行了優(yōu)化，得出梯度結(jié)構(gòu)

4、Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電材料最佳的界面溫度約為630K。 4.以兩種均質(zhì)材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12的導(dǎo)熱特性為依據(jù)，對在寬溫域內(nèi)使用的梯度結(jié)構(gòu)Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電材料中均質(zhì)材料的長度進行了理論設(shè)計，得出在300K～800K的溫度范圍內(nèi)，均質(zhì)材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12最佳的長度比為5.5：10。

5、 5.在以Pd作為界面材料和不用界面材料的情況下，采用兩步放電等離子燒結(jié)方法制備出了梯度結(jié)構(gòu)Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電材料。SEM的分析結(jié)果表明：n-Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12梯度結(jié)構(gòu)在界面處結(jié)合良好，擴散現(xiàn)象不嚴重，而n-Bi2Te3/Pd/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12梯度結(jié)構(gòu)在界面處結(jié)合不理想，說明所選界面材料不是最佳材料。 6.建立模型計算了梯度

6、結(jié)構(gòu)n型Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電材料的內(nèi)阻、平均Seebeck系數(shù)、輸出功率等，結(jié)果表明：在較寬的溫度范圍內(nèi)，相比較于均質(zhì)材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12，梯度結(jié)構(gòu)n型Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12熱電材料具有較高的平均Seebeck系數(shù)。在外界負載為0.1Ω時，梯度結(jié)構(gòu)熱電材料的輸出功率約為22mW，大約是均質(zhì)材料Ba0.35Ni0.iCo3.9Sb1