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Half-Heusler热电材料Hf-Ti-Sb三元系773 K等温截面测定
1
作者 张玉碧 杨晓亮 +2 位作者 张以恒 陈丹 杨阳 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第8期2803-2810,共8页
Hf-Ti-Sb三元系包含高熔点金属Hf、Ti与低熔点易挥发金属Sb,其三元相图至今尚未被完整测定。本文采用焊接密封方法制备Hf-Ti-Sb三元扩散偶,并在773 K等温退火14 d,获得扩散充分且组织完整的扩散层。通过电子探针(EPMA)与X射线衍射(XRD)... Hf-Ti-Sb三元系包含高熔点金属Hf、Ti与低熔点易挥发金属Sb,其三元相图至今尚未被完整测定。本文采用焊接密封方法制备Hf-Ti-Sb三元扩散偶,并在773 K等温退火14 d,获得扩散充分且组织完整的扩散层。通过电子探针(EPMA)与X射线衍射(XRD)分析,发现了(α(Hf),α(Ti))、(Sb)两个固溶体和七个具有一定固溶度的二元化合物:(TiHf)_(3)Sb、(HfTi)_(3)Sb、(TiHf)_(2)Sb、(TiHf)_(11-x)Sb_(8-y)、(TiHf)Sb、(HfTi)Sb和(Hf,Ti)Sb_(2),没有发现三元化合物;本实验首次认定了773 K下化合物(HfTi)_(3)Sb的存在。基于以上结果,完整构建了Hf-Ti-Sb三元系在773 K的等温截面相图,该相图包含9个单相区、14个两相平衡区和6个三相平衡区。本研究为Hf-Ti-Sb三元系的相平衡研究及Half-Heusler热电材料的开发提供了重要的实验依据。 展开更多
关键词 half-heusler热电材料 Hf-Ti-Sb三元系 扩散偶 等温截面
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熵调控抑制ZrNiSn基half-Heusler热电材料的晶格热导率 被引量：1
2
作者 王鹏将 康慧君 +3 位作者 杨雄 刘颖 程成 王同敏 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期717-723,共7页
ZrNiSn基half-Heusler热电材料具有较高的热导率,限制了其热电性能进一步提高。为了降低晶格热导率,本研究采用磁悬浮熔炼和放电等离子烧结的方法制备ZrNiSn和Zr_(0.5)Hf_(0.5)Ni_(1-x)Pt_(x)Sn(x=0,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3)高熵half-Heu... ZrNiSn基half-Heusler热电材料具有较高的热导率,限制了其热电性能进一步提高。为了降低晶格热导率,本研究采用磁悬浮熔炼和放电等离子烧结的方法制备ZrNiSn和Zr_(0.5)Hf_(0.5)Ni_(1-x)Pt_(x)Sn(x=0,0.1,0.15,0.2,0.25,0.3)高熵half-Heusler热电合金。在Zr位进行Hf原子替代,Ni位进行Pt原子替代以调控该合金的构型熵,并研究构型熵对热电性能的影响。本工作优化了Zr_(0.5)Hf_(0.5)Ni_(0.85)Pt_(0.15)Sn在673 K的最小晶格热导率和双极扩散热导率之和为2.1 W·m^(–1)·K^(–1),与ZrNiSn相比降低了约58%。这一发现为降低ZrNiSn基合金的晶格热导率提供了一种有效的策略,有助于改善材料的热电性能。 展开更多
关键词 高熵 half-heusler合金 热电材料 晶格热导率
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Half-Heusler热电材料性能优化策略及研究进展 被引量：5
3
作者 王怡心 马勤 +2 位作者 贾建刚 高昌琦 张瑄瑄 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期403-407,共5页
研究废热再利用和太阳能发电在应对能源短缺等方面具有重大现实意义。热电发电装置基于热电效应,以热电材料为核心部件,可直接实现热能与电能间的相互转换。Half-Heusler材料以其良好的电学性能、优异的力学性能等优点在众多热电材料中... 研究废热再利用和太阳能发电在应对能源短缺等方面具有重大现实意义。热电发电装置基于热电效应,以热电材料为核心部件,可直接实现热能与电能间的相互转换。Half-Heusler材料以其良好的电学性能、优异的力学性能等优点在众多热电材料中脱颖而出。本文结合目前Half-Heusler材料的研究现状,从原子尺度下的元素组分、纳米尺度下的微观组织结构两个方面来探讨提升材料热电性能的策略。随后简单介绍了Half-Heusler合金作为热电材料的主要应用。最后对这类材料的研究做一总结和展望。 展开更多
关键词 half-heusler 热电性能 合金化散射 纳米工程
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单层双面材料SnSSe的热输运特性及热电特性研究
4
作者 刘远超 关斌 +3 位作者 钟建斌 李耑 蒋旭浩 徐一帆 《郑州大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第6期83-90,共8页
基于密度泛函理论和声子玻尔兹曼输运理论,深入研究了单层双面材料SnSSe的热输运特性及热电特性。研究结果表明,300 K时单层SnSSe的热导率为23.6 W/(m·K),且随温度升高而降低;单层SnSSe为间接带隙半导体,其电子能带隙为1.59 eV,70... 基于密度泛函理论和声子玻尔兹曼输运理论,深入研究了单层双面材料SnSSe的热输运特性及热电特性。研究结果表明,300 K时单层SnSSe的热导率为23.6 W/(m·K),且随温度升高而降低;单层SnSSe为间接带隙半导体,其电子能带隙为1.59 eV,700 K时单层SnSSe在p型掺杂下的最优ZT值为1.66;改变应变能够影响单层SnSSe的带隙,进而调控单层SnSSe的热电性能。本研究可为基于单层双面材料SnSSe的热电器件设计提供理论参考。 展开更多
关键词 纳米材料 SnSSe 密度泛函理论 第一性原理 热电特性
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新型单层双面材料X TeSe(X=Zr/Hf)的热电输运特性
5
作者 刘远超 关斌 +2 位作者 李梓硕 李耑 钟建斌 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第4期22-32,共11页
结合密度泛函理论(DFT)和玻尔兹曼输运方程(BTE),利用第一性原理研究了新型单层双面材料ZrTeSe和HfTeSe的热电输运特性.结果表明:单层ZrTeSe和HfTeSe在300 K时的晶格热导率分别为0.004、1.71 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声... 结合密度泛函理论(DFT)和玻尔兹曼输运方程(BTE),利用第一性原理研究了新型单层双面材料ZrTeSe和HfTeSe的热电输运特性.结果表明:单层ZrTeSe和HfTeSe在300 K时的晶格热导率分别为0.004、1.71 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,纵向声学支LA对热导率起主要作用;声-光学支之间强的散射作用导致其具有较低的晶格热导率.单层ZrTeSe和HfTeSe在2种载流子(p-type和n-type)掺杂下的ZT值都出现了峰值(300 K时最大),在p型掺杂下二者的最高ZT值分别为1.82及1.22,在n型掺杂下二者的最高ZT值分别为0.82和0.90. 展开更多
关键词 单层双面材料 第一性原理 热输运特性 热电优值
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Bi_(2)Te_(3)基热电材料中的载流子工程
6
作者 马俊杰 刘志愿 +4 位作者 马妮 李周 巴倩 管希成 夏爱林 《功能材料》 北大核心 2025年第3期3095-3105,共11页
Bi_(2)Te_(3)合金因其较窄带隙和独特的层状晶体结构而具有较高的塞贝克系数和较低的热导率,在低温区热电材料中备受关注。然而由Bi_(2)Te_(3)基合金制造的热电发电或制冷器件转化效率仍较低,因此进一步提升Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲... Bi_(2)Te_(3)合金因其较窄带隙和独特的层状晶体结构而具有较高的塞贝克系数和较低的热导率,在低温区热电材料中备受关注。然而由Bi_(2)Te_(3)基合金制造的热电发电或制冷器件转化效率仍较低,因此进一步提升Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲热电优值zT是关键。通过纳米改性、超晶格结构、纳米复合、掺杂和引入位错阵列等声子工程可以显著降低Bi_(2)Te_(3)基材料的热导率,优化热输运性能从而显著提高其zT值。然而,电输运性能并没有明显的优化。载流子工程是协同优化Bi_(2)Te_(3)基材料电和热输运性能的重要手段之一。主要综述了近年来通过能带工程、载流子能量过滤效应、载流子迁移率和浓度优化等载流子工程提升Bi_(2)Te_(3)基材料电输运性能的主要研究进展。这些载流子工程策略是提高热电材料性能的重要手段,为开发高效热电材料提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 Bi_(2)Te_(3)基热电材料 能带工程 载流子迁移率 载流子浓度 热电性能
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凝胶基柔性离子热电材料研究进展 被引量：1
7
作者 刘凯阳 李国显 +2 位作者 胡永鹏 孟垂舟 郭士杰 《功能材料》 北大核心 2025年第1期1050-1063,共14页
近年来,具有超高离子塞贝克系数的离子热电器件(ionic thermoelectric,iTE)受到广泛关注。与电子型热电器件不同,iTE以离子作为电荷载体,其中离子导电凝胶因其出色的TE特性和柔性可拉伸性,展现出巨大的发展潜力。综述了凝胶基iTE材料的... 近年来,具有超高离子塞贝克系数的离子热电器件(ionic thermoelectric,iTE)受到广泛关注。与电子型热电器件不同,iTE以离子作为电荷载体,其中离子导电凝胶因其出色的TE特性和柔性可拉伸性,展现出巨大的发展潜力。综述了凝胶基iTE材料的研究现状。通过考察iTE的两种主要的工作机理,即离子扩散效应和温差电池效应,对影响凝胶基iTE材料热电性能的因素进行了深入分析。介绍了目前凝胶基离子热电材料的性能调控策略,同时对凝胶基离子热电材料的应用方式进行了阐述,探讨了离子热电材料进一步发展所面临的挑战。通过关注离子热电材料的最新创新成果,期望能为凝胶基离子热电材料的未来发展提供有价值的参考。 展开更多
关键词 离子热电材料 凝胶 热扩散效应 热原电池效应 低品位热能
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Bi_(2)Te_(3)基材料热电性能优化策略
8
作者 巴倩 刘志愿 +4 位作者 李周 马妮 马俊杰 管希成 夏爱林 《材料导报》 北大核心 2025年第15期177-186,共10页
Bi_(2)Te_(3)基材料因其特殊的晶体结构和能带结构,具有较低的热导率和较高的泽贝克系数及载流子迁移率,是当前公认最好的近室温热电材料,在热电制冷领域有重要应用。然而,作为热电器件核心部件的Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲热电优值zT... Bi_(2)Te_(3)基材料因其特殊的晶体结构和能带结构,具有较低的热导率和较高的泽贝克系数及载流子迁移率,是当前公认最好的近室温热电材料,在热电制冷领域有重要应用。然而,作为热电器件核心部件的Bi_(2)Te_(3)基材料的无量纲热电优值zT仍较低,导致器件的转换效率较低。因此,进一步提升Bi_(2)Te_(3)基材料的zT值仍是关键。本文主要综述了近年来通过载流子工程、能带工程、纳米工程等策略优化Bi_(2)Te_(3)基材料电、热输运性能的主要研究进展。通过这些策略可以协同调控电和热输运性能,显著提升Bi_(2)Te_(3)基材料的zT值,为开发高效热电材料提供新的研究思路。 展开更多
关键词 Bi_(2)Te_(3)基热电材料 电性能 热性能 优化策略
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Half-Heusler热电半导体材料 被引量：7
9
作者 黄向阳 徐政 陈立东 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期25-30,共6页
介绍了最近几年在热电半导体材料领域里新出现的half-Heusler化合物的结构和研 究现状,比较了各化合物掺杂及等电子合金化前后的电与热传输参数的变化,并指出了该材料 的进一步研究方向.
关键词 热电材料 half-heusler 性能指数 掺杂
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Sb掺杂对N型half-Heusler材料热电性能的影响
10
作者 樊毅 李小亚 +1 位作者 蒋永锋 包晔峰 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期931-935,共5页
研究了Sb掺杂对N型half-Heusler化合物Zr0.25Hf0.25Ti0.5NiSn1-xSbx（x=0、0.002、0.005、0.01、0.02、0.03）热电传输特性的影响。结果显示,随着Sb掺杂量增加,材料的载流子浓度提高,电阻率降低,尤其是低温（〈300 K）电阻率下降显著,... 研究了Sb掺杂对N型half-Heusler化合物Zr0.25Hf0.25Ti0.5NiSn1-xSbx（x=0、0.002、0.005、0.01、0.02、0.03）热电传输特性的影响。结果显示,随着Sb掺杂量增加,材料的载流子浓度提高,电阻率降低,尤其是低温（〈300 K）电阻率下降显著,赛贝克系数降低,且取得最大赛贝克系数的温度向高温端移动,最大功率因子增加-20%,材料的热导率增大,主要是电子热导率提高的贡献,晶格热导率影响不大;当Sb掺杂量较低时（x〈0.01）,材料的最大热电性能优值ZT值在0.77左右,掺杂量x=0.005的样品ZT值在整个温度区间内最优。 展开更多
关键词 N型half-heusler Sb掺杂 热电传输特性
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基于准稳态法的热电材料变物性参数表征测量方法 被引量：1
11
作者 任鸿睿 何海龙 +2 位作者 纽春萍 荣命哲 田昊洋 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第17期5311-5320,共10页
温差发电技术能够实现热能到电能的直接转换,在余热利用、航天器供电和自供电传感器等领域具有广泛应用,其核心之一是用于实现热-电转换的热电材料。热电材料物性参数的表征在热电器件应用、优化设计、故障诊断等研究中有重要意义。目... 温差发电技术能够实现热能到电能的直接转换,在余热利用、航天器供电和自供电传感器等领域具有广泛应用,其核心之一是用于实现热-电转换的热电材料。热电材料物性参数的表征在热电器件应用、优化设计、故障诊断等研究中有重要意义。目前大多数热电材料物性参数表征方法认为材料的热电参数为常数,忽视了热电参数与温度非线性相关,且没有全面考虑器件中的接触电阻和热阻。该文提出一种基于准稳态法和热电器件测试装置的热电材料变物性参数表征测量方法:首先提出准稳态法对材料物性参数的表征计算方法,通过仿真验证了该方法的正确性;在此基础上,结合热电器件测试装置,采用实验对热电材料进行了变物性参数表征,结果表明,测试结果与厂家参数的最大误差仅为4.3%,能够实现对热电参数的准确表征。该方法实现了在更宽的温度范围内对热电材料物理参数的准确表征,丰富了热电器件测试装置的功能,能够降低材料测试装置的设备投入和测试成本。 展开更多
关键词 热电材料 变物性参数 稳态法 准稳态法 热电器件测试装置
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p型PbSe热电材料研究进展:从中温区发电到近室温制冷 被引量：2
12
作者 刘世博 邱玉婷 +1 位作者 秦炳超 赵立东 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期117-128,共12页
热电材料能够实现电能和热能高效且清洁的相互转化,在余热回收和电子制冷方面具有重要的应用前景。碲化铅(PbTe)材料已经应用于深空探测领域的温差发电电源,硒化铅(PbSe)材料作为PbTe的同族类似物,有望作为其更为储量丰富、价格低廉的... 热电材料能够实现电能和热能高效且清洁的相互转化,在余热回收和电子制冷方面具有重要的应用前景。碲化铅(PbTe)材料已经应用于深空探测领域的温差发电电源,硒化铅(PbSe)材料作为PbTe的同族类似物,有望作为其更为储量丰富、价格低廉的替代品,在中温区温差发电中展现出重要应用前景。近年来,对无Te热电冷却材料和器件需求不断增长,PbSe的研究方向逐渐从中温区发电转向近室温制冷。本文回顾了p型PbSe材料研究进程中所采用的典型优化策略,概述了基于该材料的热电发电和制冷器件的关键研究进展,展示了这一材料重要的发展前景。最后,对未来如何实现p型PbSe材料近室温热电性能的充分开发以及高性能热电制冷器件的制造进行了总结展望,包括整合各种优化策略,优化器件组装技术,确定合适的接触材料,以及开发基于PbSe的无Te热电器件,以推进其在深空探测、激光制冷等关键领域的实际应用。 展开更多
关键词 热电材料 p型PbSe 热电器件 载流子迁移率 热电优值
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基于DBU去掺杂的PEDOT:PSS薄膜结构及热电性能研究
13
作者 杨长安 徐彭辉 张荔 《功能材料》 北大核心 2025年第7期7113-7118,7174,共7页
聚(3,4-二氧乙撑噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)由于其商业化、高水溶性、低热导率和高柔性的特点使其在柔性热电薄膜领域中扮演重要角色。然而PEDOT:PSS中的绝缘PSS和高氧化态导电PEDOT导致其电导率和塞贝克系数较低。利用二甲基亚砜(D... 聚(3,4-二氧乙撑噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)由于其商业化、高水溶性、低热导率和高柔性的特点使其在柔性热电薄膜领域中扮演重要角色。然而PEDOT:PSS中的绝缘PSS和高氧化态导电PEDOT导致其电导率和塞贝克系数较低。利用二甲基亚砜(DMSO)进行二次掺杂去除部分绝缘PSS,使导电PEDOT分子链的有序排列,进而优化PEDOT:PSS薄膜的微观结构,同时结合给电子试剂1,8-二氮杂二环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)进行去掺杂,实现了PEDOT氧化水平的调控。最终PEDOT:PSS柔性热电薄膜的室温功率因子最高可达48.17μW m^(-1)K^(-2)。此外,经过DMSO和DBU化学处理后的PEDOT:PSS薄膜,其变温热电输运行为符合Mott变程跃迁模型,说明其载流子的传输以热激发的无规则运动为主。研究为开发高性能的有机PEDOT:PSS热电材料提供了新思路。 展开更多
关键词 PEDOT:PSS 热电材料 柔性薄膜 去掺杂 氧化水平
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球磨制备硼/磷掺杂Si_(80)Ge_(20)材料及其热电性能 被引量：1
14
作者 陈啸 宋庆峰 柏胜强 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期354-358,共5页
作为最重要的高温热电材料之一,SiGe合金的制备和性能优化一直备受关注。本工作利用机械合金化结合放电等离子烧结技术成功制备了B和P掺杂的Si_(80)Ge_(20)合金,并利用X射线衍射技术、电子扫描显微镜结合能谱仪技术对样品的物相进行分... 作为最重要的高温热电材料之一,SiGe合金的制备和性能优化一直备受关注。本工作利用机械合金化结合放电等离子烧结技术成功制备了B和P掺杂的Si_(80)Ge_(20)合金,并利用X射线衍射技术、电子扫描显微镜结合能谱仪技术对样品的物相进行分析表征,重点研究了B和P掺杂对Si_(80)Ge_(20)合金的电热输运性能影响。研究表明,B和P掺杂可有效优化材料载流子浓度,提升材料的电学性能;B掺杂能有效增强声子散射降低材料晶格热导率,因为电学性能的提升和热导率的降低,在1000 K时,Si_(80)Ge_(20)+2.0vol%B样品的zT值约达到1.01;不同含量P掺杂样品的zT值在整个测试温度范围内基本维持不变,在1000 K时,Si_(80)Ge_(20)+2.0vol%P样品的zT值约为1.16。 展开更多
关键词 硅锗合金 热电材料 晶格热导 机械合金化
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碲化锑基复合热电材料的制备及热电性能研究 被引量：1
15
作者 陆森 郭涛 李鑫 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期12021-12027,12052,共8页
以Sb_(2)Te_(3)为研究对象,通过掺杂Bi元素,采用水热法制备了Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)粉末,并以载玻片为衬底通过高真空热蒸发镀膜法制备了Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜。利用XRD、SEM、EDS、XPS等研究了Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜的晶格结构... 以Sb_(2)Te_(3)为研究对象,通过掺杂Bi元素,采用水热法制备了Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)粉末,并以载玻片为衬底通过高真空热蒸发镀膜法制备了Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜。利用XRD、SEM、EDS、XPS等研究了Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜的晶格结构、微观形貌、元素组成等;利用电学性能测试系统ZEM-3测试了Bi的占比对Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜热电性能的影响。结果表明,Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)具有菱形结构,颗粒和片层的形貌不规则,Bi^(3+)掺杂后会取代Sb^(3+)的位置。Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜的电导率随着温度的升高表现出先降低后轻微升高的趋势,随着Bi掺杂量的增多,Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜的电导率先增大后降低,塞贝克系数不断增大,在300 K时,Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)薄膜的电导率最高为3015 S/cm。Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜的总热导率随温度的升高先降低后增大,随Bi掺杂量的增多不断降低,Sb_(2)Te_(3)在300 K时的热导率最高为1.61 W/(m·K)。随着Bi元素掺杂的增多,Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜的功率因子先增大后降低,Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)薄膜的功率因子在300 K时达到最大值16.2μW/(cm·K2),说明在给定温差下Bi_(0.4)Sb_(1.6)Te_(3)复合热电材料能够产生更大的热电电压,实现更高的热电转换效率。 展开更多
关键词 碲化锑基 热电材料 Bi掺杂 Bi_(x)Sb_(2-x)Te_(3)薄膜 热电性能
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Ti掺杂对half-Heusler合金YNiSb热电性能的影响 被引量：3
16
作者 肖凯 朱铁军 +2 位作者 蔚翠 杨胜辉 赵新兵 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期187-190,209,共5页
通过悬浮熔炼方法制备了Y1-xTixNiSb(x=0,0.015,0.02,0.025)材料并研究了Ti掺杂对材料热电性能的影响。经过孔隙率修正后,Ti掺杂样品的热导率和电导率均比未掺杂样品要低,并且随着Ti含量的增加呈现先下降后上升的趋势。分析发现Ti掺杂... 通过悬浮熔炼方法制备了Y1-xTixNiSb(x=0,0.015,0.02,0.025)材料并研究了Ti掺杂对材料热电性能的影响。经过孔隙率修正后,Ti掺杂样品的热导率和电导率均比未掺杂样品要低,并且随着Ti含量的增加呈现先下降后上升的趋势。分析发现Ti掺杂后样品热导率的降低是由于电子热导率的下降所致,电子载流子的引入则导致了电导率的下降。Ti掺杂后样品Seebeck系数在室温下有变负趋势,表明材料在室温下可能呈现N型传导特性。最终,Ti掺杂提高了材料的热电性能。Ti含量x=0.015的样品在770K左右获得最大ZT值0.085,与未掺杂样品相比,提高了约60%。 展开更多
关键词 热电材料 热导率 电导率 悬浮熔炼
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P掺杂β-FeSi_(2)材料的制备与热电输运性能
17
作者 程俊 张家伟 +2 位作者 仇鹏飞 陈立东 史迅 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期895-902,I0003,共9页
β-FeSi_(2)作为一种绿色环保、高温抗氧化的热电材料,在工业余热回收领域具有潜在的应用价值。虽然磷(P)是一种理想的β-FeSi_(2)硅(Si)位的n型掺杂元素,但是P掺杂β-FeSi_(2)易出现第二相,从而限制了其热电性能的提升。本研究采用感... β-FeSi_(2)作为一种绿色环保、高温抗氧化的热电材料,在工业余热回收领域具有潜在的应用价值。虽然磷(P)是一种理想的β-FeSi_(2)硅(Si)位的n型掺杂元素,但是P掺杂β-FeSi_(2)易出现第二相,从而限制了其热电性能的提升。本研究采用感应熔炼法合成了一系列FeSi_(2)-xPx(x=0,0.02,0.04,0.06)样品,极大程度地避免了第二相的产生,并系统研究了P掺杂对β-FeSi_(2)热电输运性能的影响。结果表明,P在β-FeSi_(2)中的掺杂极限约为0.04,与前期的理论缺陷计算结果相符。此外,P掺杂优化了β-FeSi_(2)的热电性能,在850 K时,FeSi1.96P0.04的最高热电优值ZT约为0.12,远高于已有的研究结果(673 K,最高ZT仅为0.03)。然而,与同为n型Co和Ir掺杂的β-FeSi_(2)相比(其载流子浓度可达10^(22)cm^(-3)),P掺杂β-FeSi_(2)的载流子浓度较低,最高仅为10^(20)cm^(-3),这导致其电声散射效应较弱,从而限制了整体热电性能的提升。若能提高其载流子浓度,则热电性能有望得到进一步提升。 展开更多
关键词 β-FeSi_(2) 热电材料 P掺杂 感应熔炼 载流子浓度 电声散射
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基于碲化铋的热电制冷器瞬态制冷规律研究 被引量：1
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作者 杨士冠 陈树权 +6 位作者 王剑 何俊松 程林 翟立军 刘虹霞 张艳 孙志刚 《材料导报》 北大核心 2025年第6期31-36,共6页
提出了一种基于相变材料和脉冲电流来提高热电制冷器瞬态制冷温度的方案。制冷器的散热端设计为翅鞘结构,内部填充相变材料,并且底部带有孔洞,相变材料吸热融化后从底部流出,通过程序控制向散热器中添加相变材料使热电制冷器可以持续工... 提出了一种基于相变材料和脉冲电流来提高热电制冷器瞬态制冷温度的方案。制冷器的散热端设计为翅鞘结构,内部填充相变材料,并且底部带有孔洞,相变材料吸热融化后从底部流出,通过程序控制向散热器中添加相变材料使热电制冷器可以持续工作。建立了热电制冷器件的三维传热模型,研究了脉冲电流的波形、脉冲宽度、脉冲比以及有无相变材料对热电制冷性能的影响。结果表明,在无相变材料的条件下,与恒定电流相比,脉冲电流使热电制冷器达到更低的制冷温度,冷端最低温度从-6.30℃显著降低到-14.01℃。有相变材料时,冷端最低温度从-14.01℃进一步降低到-17.74℃,过冷面积增大了48.43%。研究表明,方形脉冲具有最优的制冷温度和过冷面积。当方形脉冲宽度为26 s、脉冲比为2.5时,冷端最低制冷温度可以达到-17.74℃。当脉冲比进一步增大时,由于冷热侧温差增大,热电制冷器的制冷温度进一步降低。当脉冲宽度增大时,过冷面积变大,制冷温度和制冷系数都会降低。 展开更多
关键词 脉冲电流 相变材料 热电制冷器 COMSOL Multiphysics
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稀土掺杂对锡基Half-Heusler合金热电特性的影响
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作者 李晓光 霍德璇 +2 位作者 何才君 赵士超 吕燕飞 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期573-576,共4页
采用电弧熔炼法和放电等离子体烧结法,制备了稀土掺杂的金属间化合物Zr1-xLaxNiSn(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4)和Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi).用X射线衍射仪分析研究了它们的晶体结构随稀土替代量演化的规律.在室温到7... 采用电弧熔炼法和放电等离子体烧结法,制备了稀土掺杂的金属间化合物Zr1-xLaxNiSn(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4)和Zr0.98R0.02NiSn0.98X0.02(R=La,Ce;X=Sb,Bi).用X射线衍射仪分析研究了它们的晶体结构随稀土替代量演化的规律.在室温到700K的范围内,对其热电特性进行了评价.研究结果表明,代换量x小于0.15时,稀土原子可以进入晶格形成单相化合物.代换量x大于0.15的样品中含有非half-Heusler的第二相,且含量随x增大而增加.少量稀土掺杂可以有效地降低材料的热导率而保持良好的电输运特性.在575K,Zr0.98La0.02NiSn0.98Sb0.02的热电优值达到0.5. 展开更多
关键词 热电特性 ZRNISN CENISN half-heusler 稀土
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基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器设计
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作者 谢宇浩 吕丝旭 张志强 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1109-1113,共5页
提出了一种基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器,避免了使用特殊的滤光片进行封装,从而降低了传感器的体积。在设计上,采用超材料吸波结构将待测目标辐射的红外光选择性吸收,并将光能转化为热。通过利用时域有限差分方法研究... 提出了一种基于超材料吸波结构的MEMS热电堆红外温度传感器,避免了使用特殊的滤光片进行封装,从而降低了传感器的体积。在设计上,采用超材料吸波结构将待测目标辐射的红外光选择性吸收,并将光能转化为热。通过利用时域有限差分方法研究了超材料吸波结构的结构参数与红外吸收光谱和吸收率之间的关系,并优化出用于检测人体红外辐射的超材料吸波结构尺寸。结果表明,当红外光波长范围为9.5μm~10.5μm时,该传感器的红外吸收率优于0.38,其中在波长为9.989μm处出现红外吸收峰,其最大吸收值为0.997。由超材料吸波结构产生的热量传递到其下方的热电堆,通过多物理场仿真可得热电堆的热端和冷端的温差为0.046 K,进而转化为输出电压,从而验证了整体设计的有效性。 展开更多
关键词 红外温度传感器 超材料吸波结构 热电堆 MEMS
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