Skutterudite-InSb納米復(fù)合熱電材料的制備及熱電性能研究.pdf

1、熱電材料是一種利用材料內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體功能材料。因其熱電發(fā)電和溫差制冷效應(yīng)的應(yīng)用具有安全、可靠性高、無環(huán)境污染、并且沒有任何機(jī)械傳動(dòng)部分等優(yōu)點(diǎn)，而贏得了較大的關(guān)注。
　　 Skutterudite化合物因具有較高的Seebeck系數(shù)、適中的電導(dǎo)率而得到科學(xué)工作者們的廣泛關(guān)注，然而其熱導(dǎo)率較高。在其晶格空隙填充其它異類元素得到的填充skutterudite化合物，由于填充元素的“擾動(dòng)”效應(yīng)使晶格

2、熱導(dǎo)率得到顯著降低，熱電優(yōu)值得到提高。近年來，納米復(fù)合材料研究成為熱電研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，skutterudite/InSb納米復(fù)合材料的制備工藝和熱電性能研究成為本課題的研究重點(diǎn)。
　　 采用真空熔煉及熱壓燒結(jié)的方法成功制備了n型In0.2Co4Sb12(InSb)x（x=0、0.2、0.4、0.6）、In0.2Yb0.1Co4Sb12(InSb)y（y=0、0.2、0.4、0.6）等系列納米復(fù)合Skutterudite材料。

3、探討了材料的制備工藝、納米復(fù)合材料的顯微組織結(jié)構(gòu)、InSb第二相對納米復(fù)合材料熱電性能的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明：
　　 經(jīng)真空熔煉-等溫退火-熱壓燒結(jié)后，得到了Skutterudite主相和少量InSb相；隨著InSb第二相含量的增加，材料的熱電性能呈上升趨勢，In0.2Co4Sb12(InSb)x系列化合物中當(dāng)x=0.6、T=673k時(shí)ZT=0.93；In0.2Yb0.1Co4Sb12(InSb)y系列化合物中當(dāng)y=0.4、T

4、=573k時(shí)材料ZT=0.77。
　　 對于In0.2Co4Sb12(InSb)x系列化合物，隨著InSb第二相含量的增加，化合物電導(dǎo)率上升，Seebeck系數(shù)逐漸下降，晶格熱導(dǎo)率總體呈下降的趨勢，總熱導(dǎo)率呈上升趨勢；對于In0.2Yb0.1Co4Sb12(InSb)x系列化合物，經(jīng)過球磨的In0.6Yb0.1Co4Sb12.4、In0.8Yb0.1Co4Sb12.6化合物的晶粒尺寸達(dá)到納米級（20～100nm），隨著InSb第