方钴矿热电器件性能衰减影响因素研究

1

作者 左彤 唐显 +4 位作者 李鑫 何虎 牛厂磊 隋解和 郭逢凯 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期27-34,共8页

热电器件性能直接影响着热电转换装置的转换效率及使用寿命。本工作针对方钴矿热电器件高温服役环境下性能衰减的问题,采用大功率热电器件测试系统开展热电器件服役性能影响因素研究。结果表明,方钴矿热电转换装置输出功率随着时间延长... 热电器件性能直接影响着热电转换装置的转换效率及使用寿命。本工作针对方钴矿热电器件高温服役环境下性能衰减的问题,采用大功率热电器件测试系统开展热电器件服役性能影响因素研究。结果表明,方钴矿热电转换装置输出功率随着时间延长而显著降低,其主要原因在于高温条件下方钴矿热电材料、电极材料与Fe基防扩散阻挡层之间发生相互反应生成扩散层,致使界面电阻增大;同时,由于热电材料、电极材料与Fe基防扩散阻挡层的热膨胀系数匹配性能不佳,高温条件下焊接界面处开裂,热电器件内阻增大。由此可见,防扩散阻挡层的高温稳定性和热膨胀匹配性是影响方钴矿热电器件性能的关键,成为后续方钴矿热电器件实现工程应用的核心问题。 展开更多

关键词 热电器件 防扩散阻挡层 热电转换 方钴矿材料

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热电器件界面性能的研究现状

2

作者 长俊钢 陈玉 +4 位作者 何静 梁奇银 雷晓波 蔡芳共 张勤勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期85-97,共13页

近年来,基于塞贝克效应的热电技术不断取得进展,热电器件已在多个领域得以运用。然而热电器件的各连接界面存在诸多挑战。尤其是热电材料与电极的界面处在实际运用中面临电阻、热阻高,接头处易老化失效等问题。这使得热电器件的转化效... 近年来,基于塞贝克效应的热电技术不断取得进展,热电器件已在多个领域得以运用。然而热电器件的各连接界面存在诸多挑战。尤其是热电材料与电极的界面处在实际运用中面临电阻、热阻高,接头处易老化失效等问题。这使得热电器件的转化效率远低于理论值,可靠性不足以支持其工业化运用,热电材料的器件化进程严重滞后于新型热电材料的开发进度。为此,本文重点归纳总结了热电器件中热电材料与电极连接界面的电传输、热传输、连接性能的评估指标及相关理论,并详细介绍了各指标的测定方法和一些常见的优化策略,以期扩展热电器件的界面研究,提升热电器件的综合性能,扩大热电器件的应用范围。 展开更多

关键词 热电器件 接触电阻 界面热阻 电极 连接 测量

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碳纳米管纤维基热电器件的制备及其性能研究 被引量：4

3

作者 余龙 邱华 顾鹏 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期60-66,共7页

利用温差发电的柔性热电器件具有可持续、环保和可穿戴的优点,但是多数热电器件需要利用金属电极相互连接,这在一定程度上降低了热电器件的整体性能。本文利用OA和FeCl 3对碳纳米管纤维进行N型和P型掺杂,制备了无需金属电极连接的具有连... 利用温差发电的柔性热电器件具有可持续、环保和可穿戴的优点,但是多数热电器件需要利用金属电极相互连接,这在一定程度上降低了热电器件的整体性能。本文利用OA和FeCl 3对碳纳米管纤维进行N型和P型掺杂,制备了无需金属电极连接的具有连续P-N结构的热电纤维,并且利用热电纤维制备了3D热电器件。结果显示,N型和P型碳纳米管纤维基热电纤维分别具有-69.7、62.2μV K的高塞贝克系数和552.9、431.4μW(m·K 2)的高功率因数,3D热电器件能够利用人体与环境之间垂直方向上的温差产生开路电压,并可用作简单的温度传感器。这种3D热电器件具有优异的热电性能,在柔性自供电领域有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 碳纳米管纤维 P-N结构 热电纤维 热电器件 温度传感器

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Te基热电器件反常界面层生长行为及界面稳定性研究

4

作者 苗鑫 闫世强 +3 位作者 韦金豆 吴超 樊文浩 陈少平 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期903-910,I0004-I0007,共12页

单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一... 单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一种宽相场Ni-Te合金阻挡层NiTe_(2-m)(NixTe(x=0.500~0.908))。结果表明,当x=0.500时,Ni_(0.5)Te/Te_(0.985)Sb_(0.015)/Ni_(0.5)Te器件的界面处无任何反应层及微观缺陷,ρ_(c)小于10μΩ·cm^(2),η在180K温差(热端温度473K)时达到了理论值的75%。同时,界面具有良好的热稳定性,在473K老化期间,界面微观组织、ρ_(c)以及η无明显变化。当x>0.500时,界面反应层厚度随x增大而逐渐减小,即主导界面反应层生长行为的因素并非常规的界面反应能及浓度梯度等热力学因素。进一步分析表明,反常生长源于动力学因素中的“原子空位”对反应层生成的迟滞作用。 展开更多

关键词 TE 热电器件 扩散动力学 阻挡层 热稳定性

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负Poisson比热电器件的热-电-力耦合弯曲特征及强度分析 被引量：1

5

作者 崔有江 刘超 +2 位作者 陈家鹏 王彪 王保林 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第10期1243-1255,共13页

随着智能可穿戴设备的快速发展,对供电元件的续航时间、便捷性以及轻量化等提出了更高要求.热电器件可以直接将人体新陈代谢释放的热能转换为电能,为可穿戴设备持续供电.利用整体-局部、细观-宏观相结合的分析方法,该文研究了负Poisson... 随着智能可穿戴设备的快速发展,对供电元件的续航时间、便捷性以及轻量化等提出了更高要求.热电器件可以直接将人体新陈代谢释放的热能转换为电能,为可穿戴设备持续供电.利用整体-局部、细观-宏观相结合的分析方法,该文研究了负Poisson比热电器件的热-电-力耦合弯曲行为及其强度失效问题.首先,通过建立负Poisson比热电器件的均质化分析模型,获取了器件的宏观弯曲特征,并给出了应力最大的截面.然后,建立热电蜂窝的受力分析模型,利用热力学强度理论导出了胞壁的细观强度失效临界荷载.研究发现:热电蜂窝的应力水平随着内凹角增大呈现先减小后增加的趋势;对于负Poisson比热电蜂窝,强度失效首先发生在中间部位;对于传统的六边形热电蜂窝,端部比中间部位先发生强度破坏;热电器件发生断裂破坏时,中间和端部的临界裂纹长度近似相等,可以拟合为内凹角的指数函数. 展开更多

关键词 热电器件 负Poisson比结构 强度失效 多场耦合

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基于碲化铋基柔性热电器件的自取能温度传感器结构设计及性能研究

6

作者 彭鹏 邵宇鹰 +2 位作者 胡海敏 李振明 刘伟 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期98-102,共5页

本工作以开关柜触头这一易发热设备为研究对象,选取碲化铋基柔性热电器件构建自取能温度传感器。将柔性热电技术与无线传感技术相结合,开发适应电力设备运行特性的自取能可塑型温度传感材料器件,同时实现就地自取能和电网设备运行状态... 本工作以开关柜触头这一易发热设备为研究对象,选取碲化铋基柔性热电器件构建自取能温度传感器。将柔性热电技术与无线传感技术相结合,开发适应电力设备运行特性的自取能可塑型温度传感材料器件,同时实现就地自取能和电网设备运行状态温度参数在线感知。利用COMSOL有限元软件系统研究了环境(温度和对流换热系数)、器件拓扑结构(高度和填充率)、界面接触电阻/热阻等因素对碲化铋基柔性热电器件输出性能的影响。模拟结果表明,在热端温度为308.15 K、环境温度为288.15 K、对流换热系数为5 W/(m^(2)·K)的边界条件下,热电臂高度2 mm和填充率15%的热电器件能够达到最大输出电压95 mV、最大输出功率0.83 mW,满足无线通信模块传输电压信号的用电需求。通过本研究工作发现,降低环境温度,增加对流换热系数,优化热电臂高度或填充率,或降低界面接触电阻/热阻有利于提高热电器件的开路电压和输出功率。 展开更多

关键词 碲化铋基柔性热电器件 自取能 温度传感器 有限元计算模拟

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微型热电器件研究进展 被引量：4

7

作者 刘向阳 任山 闻立时 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期5-9,共5页

历经了30年的低谷期后,伴随着新型热电材料的出现及增大材料优值系数ZT新思路的提出,热电材料和器件这一研究领域开始了复兴。由于自身的诸多优点,微型热电器件已成为该领域的研究热点。作为新型的热电器件,微型热电器件在发电、制冷和... 历经了30年的低谷期后,伴随着新型热电材料的出现及增大材料优值系数ZT新思路的提出,热电材料和器件这一研究领域开始了复兴。由于自身的诸多优点,微型热电器件已成为该领域的研究热点。作为新型的热电器件,微型热电器件在发电、制冷和传感器等领域获得了重要应用。综述了微型热电器件在应用、结构和制备技术方面的研究进展。 展开更多

关键词 热电制冷器件 热电发电器件 优值系数 微型热电器件 薄膜热电器件

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汽车尾气温差发电装置中热电器件的试验研究 被引量：12

8

作者 全睿 谭保华 +2 位作者 唐新峰 全书海 黄亮 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期705-709,共5页

为了利用热电器件回收汽车尾气的废热进行发电,构建了一个可模拟汽车尾气温差发电装置的热电器件测试平台,测试了不同热源温度、冷源温度、安装压力以及相同冷热源温差而不同冷热源温度下国产某型Bi2Te3基低温热电器件的输出性能。结果... 为了利用热电器件回收汽车尾气的废热进行发电,构建了一个可模拟汽车尾气温差发电装置的热电器件测试平台,测试了不同热源温度、冷源温度、安装压力以及相同冷热源温差而不同冷热源温度下国产某型Bi2Te3基低温热电器件的输出性能。结果表明,单个热电器件的输出性能与其安装压力和冷热源温差成正比,在相同冷热源温差条件下可适当降低冷源温度以提高其性能;随着冷热源温差增大,热电器件的最大功率所对应的输出电流明显增大;利用汽车发动机自身冷却系统中约90℃的冷却水对汽车尾气温差发电装置进行冷却时,当热端温度达到350℃的最大耐温值,安装压力大于57kPa时,单个热电器件的最大输出功率在3W以上。最后,基于该热电器件提出了汽车尾气温差发电装置的优化设计策略及其工作条件。 展开更多

关键词 汽车尾气 温差发电 热电器件 输出性能

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一种利用激光并采用热电器件实现的实时测温系统 被引量：5

9

作者 施德恒 黄国庆 +2 位作者 刘玉芳 陈玉科 李继芳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期288-293,297,共7页

介绍了一种利用半导体激光器 In Ga As/ I作光源 ,使用钽酸锂热释电探测器作光接收器件 ,以 80 31单片机为核心实现的中、高温度实时测量系统。该系统主要由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。还介绍了该系... 介绍了一种利用半导体激光器 In Ga As/ I作光源 ,使用钽酸锂热释电探测器作光接收器件 ,以 80 31单片机为核心实现的中、高温度实时测量系统。该系统主要由光学发射与接收系统、信号放大与处理系统及显示系统三部分组成。还介绍了该系统的基本原理与结构 ,讨论了调制盘的设计与光干扰及其抑制的方法 ,并分析了温度的测量精度。实验结果表明 ,在要求的测温范围 4 0 0～ 12 0 0℃内 ,测温精度符合设计要求 ,且与理论分析结果相一致 。 展开更多

关键词 热释电探测器 温度测量 半导体激光器 实时测量 辐射测温 单片机 热电器件

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低温热电器件的结构尺寸优化 被引量：3

10

作者 蔡永华 肖金生 +1 位作者 翟鹏程 张清杰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1073-1078,共6页

建立了热电器件模型,在考虑最大输出功率的条件下对热电器件的长度进行了优化。结果表明:随着热电器件p/n结长度的减小,热电器件的功率呈上升趋势并达到一个极值,但随着p/n长度的进一步减小,热电器件的功率开始下降。热电器件的最大功... 建立了热电器件模型,在考虑最大输出功率的条件下对热电器件的长度进行了优化。结果表明:随着热电器件p/n结长度的减小,热电器件的功率呈上升趋势并达到一个极值,但随着p/n长度的进一步减小,热电器件的功率开始下降。热电器件的最大功率随着端板热阻、接触电阻和接触热阻的增大而减小,最大功率优化下的p/n结长度随着端板热阻、接触电阻和接触热阻的增大逐渐增大。 展开更多

关键词 热电器件 接触电阻 接触热阻 优化

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热电器件中的汤姆孙热 被引量：2

11

作者 陈金灿 严子浚 《西北建筑工程学院学报（自然科学版）》 1996年第3期105-107,共3页

应用非平衡态热力学理论，求出热电器件吸热和放热端与热源交换的热流。进而讨论汤姆孙热对电器件性能的影响。结果表明，在热电器件中常被忽视的汤姆孙热是不容忽视的。

关键词 热电器件 汤姆孙热 非平衡态热力学 半导体

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利用热电器件实现发射率及温度的实时测量系统

12

作者 施德恒 吴爽旷 +2 位作者 黄国庆 陈玉科 黄宜军 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2000年第6期358-361,共4页

介绍了一种采用钽酸锂热释电探测器作为光接收元件、以 80 31单片机为核心实现的中、高温物体发射率及温度实时测量系统。介绍了其工作原理与结构 ,分析了其中的技术难点及相应的解决方法 ,讨论了系统的灵敏度、发射率及温度的测量精度... 介绍了一种采用钽酸锂热释电探测器作为光接收元件、以 80 31单片机为核心实现的中、高温物体发射率及温度实时测量系统。介绍了其工作原理与结构 ,分析了其中的技术难点及相应的解决方法 ,讨论了系统的灵敏度、发射率及温度的测量精度。结果表明 ,对 42 7℃抛光的钢铸件而言 ,系统的最小可鉴别温差为 0 .32 K,发射率的测量精度 σελ=1 .72× 1 0 -2 ,|σελ/ελ| 2 .6% ;温度的测量精度σT=1 .8k,|σT/T| 0 .2 575%。 展开更多

关键词 热电器件 温度测量 发射率 实时测量系统

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朗谬尔(LB)热电薄膜及其在热电器件方面的应用

13

作者 刘一声 《红外技术》 CSCD 1991年第1期31-37,共7页

LB膜是一种由有机高分子定向排列组成的单分子层或多分子层薄膜材料。通过沉积两种不同种分子的交替层,可以形成非中心对称结构的热电性LB膜,是制作红外检测系统用热电元件的新型有机薄膜材料。本文主要叙述LB膜的制法、热电性膜的制法... LB膜是一种由有机高分子定向排列组成的单分子层或多分子层薄膜材料。通过沉积两种不同种分子的交替层,可以形成非中心对称结构的热电性LB膜,是制作红外检测系统用热电元件的新型有机薄膜材料。本文主要叙述LB膜的制法、热电性膜的制法、热电性LB膜的进展概况及其在热电器件方面的应用和性能评价。 展开更多

关键词 热电器件 热电材料 朗谬尔膜 LB膜

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热电器件各界面优化方法研究综述 被引量：4

14

作者 石峰 邹佳朴 +2 位作者 吴子华 谢华清 王元元 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期19049-19054,19080,共7页

热电技术的发展及热电器件的广泛应用吸引了世界各国研究人员的目光。热电器件的结构分析及其导电、传热性能优化是提升热电器件转化效率的有效途径之一。本文主要介绍了Bi_(2)Te_(3)热电器件的陶瓷基板、金属电极、过渡层以及热电臂界... 热电技术的发展及热电器件的广泛应用吸引了世界各国研究人员的目光。热电器件的结构分析及其导电、传热性能优化是提升热电器件转化效率的有效途径之一。本文主要介绍了Bi_(2)Te_(3)热电器件的陶瓷基板、金属电极、过渡层以及热电臂界面对热电器件内部的导电、传热性能的影响。综合目前已有研究,阐明了热电器件在实际设计及使用过程中,各个界面以及连接界面存在的问题和已有的解决方法,分析了热电器件在设计、优化过程中存在的不足。 展开更多

关键词 碲化铋 热电器件 过渡层材料 热电臂 界面优化

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微型热电器件的研究进展 被引量：4

15

作者 施文 钟武 余大斌 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期44-47,共4页

综述了微型热电器件的材料学基础、主要结构和重要应用,剖析了三者之间的相互关系,指出了微型热电器件的发展所面临的问题,并探讨了其今后的发展趋势。

关键词 微型热电器件 热电材料 热发电 传感器

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Bi_(2)Te_(3)柔性热电器件的制备与发电性能研究 被引量：7

16

作者 杨龙 尤汉 +3 位作者 唐可琛 唐昊 鄢永高 唐新峰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第10期14-16,20,共4页

基于热电发电器件的环境能量收集对于下一代免充电电子设备的发展具有重要意义。通过选择聚酰亚胺膜(PI膜)柔性基板材料,设计基板及热电粒子尺寸,并对基板进行无损分割等方法,设计制作了一种垂直结构微型柔性热电器件。该微型柔性热电... 基于热电发电器件的环境能量收集对于下一代免充电电子设备的发展具有重要意义。通过选择聚酰亚胺膜(PI膜)柔性基板材料,设计基板及热电粒子尺寸,并对基板进行无损分割等方法,设计制作了一种垂直结构微型柔性热电器件。该微型柔性热电器件在热端温度33℃,冷端温度13℃时,可产生155.1 mV的开路电压,其最大输出功率可达到0.81 mW,功率密度为9.34 mW/g(2.53 mW/cm^(2)),器件最小弯曲半径可以达到9 mm。结果表明:本文设计方法合理,器件与粒子微型化,基板柔性化的方法,解决了碲化铋(Bi_(2)Te_(3))材料因为本征脆性而难以制作柔性热电器件的难题,可以在保证器件发电能力的基础上使器件具有一定的柔性,使其能更好地贴合热源表面工作,为可穿戴设备如体表传感器进行供电。 展开更多

关键词 柔性热电器件 聚酰亚胺膜 碲化铋 发电性能

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热电器件焊接层热电耦合应力分布特征 被引量：2

17

作者 贾晓东 高原文 《兰州大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期91-96,共6页

对热电器件焊料层的热电耦合应力特征进行了系统的研究,建立了热电发电器件单一材料和分段材料热电支腿结构的仿真模型.利用有限元软件ANSYS分析了焊料性能对热电转换效率的影响以及在两类结构边界条件下焊料层上的应力分布特征,得出了... 对热电器件焊料层的热电耦合应力特征进行了系统的研究,建立了热电发电器件单一材料和分段材料热电支腿结构的仿真模型.利用有限元软件ANSYS分析了焊料性能对热电转换效率的影响以及在两类结构边界条件下焊料层上的应力分布特征,得出了最可能的破坏位置,同时探讨了不同的材料分段对热电转换效率和焊料层可靠性的影响.所得结论对热电发电器件的优化设计和制造具有重要的指导意义. 展开更多

关键词 热电器件 热电耦合应力 热电转换效率

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碲化铋基热电器件的有限元模拟与设计组装 被引量：1

18

作者 王杨 张忻 +2 位作者 刘洪亮 王阳仲 张久兴 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第20期3367-3371,共5页

利用ANSYS软件构建碲化铋基多热电对的仿真模型,研究了不同热电对数量对热电器件性能的影响及应力分布,建立可实现的器件模型。模拟结果表明,热电器件的应力主要分布在各个材料的接触面上。在热电器件冷端面、热端面温差恒定为50℃、输... 利用ANSYS软件构建碲化铋基多热电对的仿真模型,研究了不同热电对数量对热电器件性能的影响及应力分布,建立可实现的器件模型。模拟结果表明,热电器件的应力主要分布在各个材料的接触面上。在热电器件冷端面、热端面温差恒定为50℃、输入电流为9 A时,热电器件的制冷系数取得最大值,为0.24;输入电流为10 A时,取得最大制冷量1.33 W。对器件的制备工艺进行改进,成功制备出七对热电对构成的平面型热电器件。在重新构建的ANSYS模型中引入接触电阻,显著降低了制冷系数,当设定温差为10℃、冷端面温度为20℃时,制冷系数为0.03。这也为后续热电器件的制备提供了理论指导。 展开更多

关键词 有限元模拟 热电器件 碲化铋基热电材料 制冷系数

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利用LNG冷能及废气余热的热电器件耦合场分析 被引量：8

19

作者 白洁玮 张晓东 +1 位作者 牛志刚 袁会灵 《中国农机化学报》 2016年第1期132-135,144,共5页

为利用温差发电装置对液化天然气冷能和汽车废气余热进行回收利用,建立热电器件的三维模型。在保持热端温度不变的情况下,用ANSYS分别对以LNG和发动机冷却水为冷源的热电器件的热应力和温差电动势进行仿真,得到热电器件上的热应力分布... 为利用温差发电装置对液化天然气冷能和汽车废气余热进行回收利用,建立热电器件的三维模型。在保持热端温度不变的情况下,用ANSYS分别对以LNG和发动机冷却水为冷源的热电器件的热应力和温差电动势进行仿真,得到热电器件上的热应力分布情况。仿真结果表明冷端温度越低,则最大拉应力越大,且温差电动势越大。 展开更多

关键词 LNG 冷能 废气余热 热电器件 热力耦合 热电耦合

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柔性热电器件的制备与性能研究 被引量：5

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作者 曲大伟 李昕 陈光明 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期617-623,共7页

介绍了有机/无机复合热电材料的柔性器件,按照柔性器件的组装制备方式,以串联型、堆砌型和折叠型3种类型,详细地总结了其制备过程与器件热电性能,探讨该领域的研究进展,并对其发展前景进行展望.

关键词 柔性热电器件 组装制备方式 热电性能 有机/无机复合热电材料

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