Ca3Co4O9多晶熱電陶瓷的制備及其性能表征.pdf

1、本文以熱電材料Ca3Co4O9為研究對(duì)象,采取了靜電紡絲法和溶膠-凝膠法兩種方法來(lái)制備鈷酸鈣粉體,并用放電等離子體燒結(jié)(SPS)技術(shù)來(lái)制備鈷酸鈣塊體。對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了物相分析,形貌分析,結(jié)構(gòu)分析和一系列的性能測(cè)試,測(cè)試了樣品的熱電參數(shù),包括Seebeck系數(shù),電導(dǎo)率,熱導(dǎo)率。利用公式計(jì)算出了樣品的熱電優(yōu)值(ZT值)。通過(guò)對(duì)兩種不同方法制備的樣品的結(jié)果分析比較得出:
　　制備單相鈷酸鈣粉體合適的工藝條件為空氣氣氛中750℃退火2

2、h,靜電紡絲纖維的晶粒尺寸為40nm左右。溶膠-凝膠法制備的鈷酸鈣粉體晶粒尺寸大約為100nm,SPS燒結(jié)制備的塊體樣品,結(jié)構(gòu)更加致密,沒(méi)有其他氧化物雜相,片狀結(jié)構(gòu)很明顯,發(fā)生了取向行為。靜電紡絲法的晶粒尺寸增加為100nm左右,溶膠-凝膠法的晶粒尺寸增加為500nm左右。表征熱電性能的Seebeck系數(shù)隨著溫度的升高而增大,電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增大,而熱導(dǎo)率隨著溫度的升高而減小,靜電紡絲法熱導(dǎo)率最小的數(shù)值為1.2W m-1K-1,而

3、溶膠-凝膠法熱導(dǎo)率最小的數(shù)值為1.32W m-1K-1,靜電紡絲法由于細(xì)化了晶粒導(dǎo)致了熱導(dǎo)率的降低,所以熱電性能要比溶膠-凝膠法的熱電性能優(yōu)越。
　　同時(shí),本文還對(duì)影響靜電紡絲纖維直徑的因素進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)不同的影響因素下對(duì)纖維的直徑的影響是不同的。接收距離越大纖維的直徑越細(xì),但接收到的絲數(shù)量會(huì)變少。不同的電紡電壓下,纖維的直徑也有變化,合適的電場(chǎng)強(qiáng)度可以得到形貌良好的纖維。過(guò)高過(guò)低的電場(chǎng)強(qiáng)度容易得到彎曲形狀的纖維。溶液的流速對(duì)纖