硅化鎂熱電材料的一步合成法制備及性能表征.pdf

1、熱電材料又叫溫差電材料，是通過固體材料內(nèi)部載流子和聲子的輸送及其相互作用，來實現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的一種新型半導(dǎo)體功能材料。熱電材料可以利用廢棄的熱量來進(jìn)行發(fā)電，以實現(xiàn)能源的多重利用，提高能源的利用率;同時也可以利用其逆效應(yīng)來實現(xiàn)制冷或制熱，是一種極具發(fā)展前景的能源材料。Mg2Si是一種在400-800K溫度區(qū)間內(nèi)性能穩(wěn)定、優(yōu)良的潛在熱電材料，其具有較低的密度、耐高溫、高比強(qiáng)度等優(yōu)異性能。普遍認(rèn)為通過降低晶粒尺寸至納米化和進(jìn)行適當(dāng)摻

2、雜，是獲得高性能Mg2Si熱電材料的必要途徑。
　　本文采用MgH2代替純Mg，在原位反應(yīng)和燒結(jié)過程中，MgH2分解成Mg與Si直接反應(yīng)生成Mg2Si，這使得晶粒界面之間較為純凈;另外，該反應(yīng)的副產(chǎn)物H2，具有較好的還原性，進(jìn)一步減少了Mg的氧化而生成的MgO。同時以低溫固相反應(yīng)與電場激活壓力輔助合成(Field-Activated AndPressure-Assisted Synthesis，簡稱:FAPAS)技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用一

3、步合成工藝制備出高純度納米Mg2Si半導(dǎo)體材料，并對其反應(yīng)工藝采取進(jìn)一步的改良，制備出Bi元素?fù)诫s的Mg2Si基熱電材料。對比分析了以一步合成法制備的Mg2Si的優(yōu)缺點(diǎn)以及在Mg2Si基熱電材料中摻雜Bi元素對其熱電性能的影響。
　　研究結(jié)果表明，以一步合成法制備塊體Mg2Si基熱電材料，具有速度快、效率高，同時產(chǎn)物純凈并具有納米結(jié)構(gòu)的特征，有效降低了材料的熱導(dǎo)率，從整體上改善了材料的熱電性能。同時，適度過量的Si顆粒有助于提高材