热电材料,电导率,热导率,比值

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划热电材料,电导率,热导率,比值　　热电材料的研究进展李玲玲,张丽鹏,于先进(山东理工大学化学工程学院,淄博)摘要目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　本文论述了不同种类热电材料的结构特征和热电性能。阐述了提高热电材料热电性能的方法、途径以及热电材料在温差

2、发电和制冷等方面的应用,并指出热电材料作为能源的转化方式必将成为材料界的研究重点。关键词热电材料;热电性能;进展中图分类号:TQ174.75文献标识码:A1引言热电材料(又称温差电材料)是一种利用固体内部载流子的运动实现热能和电能的直接相互转化的功能材料。其工作原理是固体在不同温度下具有不同的电子(或者空穴)激发特征,当热电材料两端存在温差时,材料两端电子(或者空穴)激发数量的差异将形成电势差(电压)。从1823年ThoumsSeebeck发现热电效应到今天已有180多年的历史,其间人们一直不断探求和开发其可能的工业用途。热电偶是其中最为成功的例子[1]。但由于金

3、属的热电效应相当微弱,不能作为能量转换装置[2]。而真正将这一效应发展为有使用意义的能量转换装置则是在20世纪50年代。1909年到1911年,德国Altenkirch先后建立了热电发电及制冷理论,这一理论表明,优良的热电材料必须具有高的Seebeck系数(S),从而保证有较明显的的热电效应,较小的热导率()以保留接点处的热量,高的电导率()以减少Joule热损失,即材料热电性能的优劣取决于其热电优值Z[3]。表示如下式:Z=S2/影响热电材料的优值Z的3个参数Seebeck系数、热导率、电导率都是温度的函数。同时优值Z又敏感地依赖于材料种类、组分、掺杂水平和

4、结构[4]。因此每种热电材料都有各自的适宜工作温度范围,习目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　惯上,人们常用热电品质因素与温度之积ZT这一无量纲来描述材料的热电性能(T是材料的平均温度)。ZT=S2T/,ZT越大,热电材料的性能越好。2热电材料的种类半导体金属合金型热电材料金属材料的热电效应非常小,除在测温方面的应用外,其他没有实际的应用价值。直到20世纪

5、50年代,人们发现小带隙(smallbandgap)掺杂半导体比金属大很多热电效应,研制温差电源和热电制冷器已具有现实意义[5]。这类材料以,!,?族及稀土元素为主。目前,研究较为成熟并且已经应用于热电设备中的材料主要是金属化合物及其固溶体合金如Bi2Te3/Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrSi等,Bi2Te3/Sb2Te3适用于低温,在室温附近ZT#1,是目前室温下ZT最高的块体热电材料,用于热电冰箱等制冷器。PbTe适用于400~800K,在600~700K温区,ZT#0.8,用于温差电源。SiGe适用于700K以上高温,在1200K时,ZT近似等于1,

6、是当前RTG(NASA用于航天器的温差电源,利用放射性同位素PU238自然衰变所释放的热量作稳定热源)中所使用的热电材料。这些材料都可以通过掺杂分别制成P型和n型材料。通过调整成分、掺杂和改进制备方法以进一步提高这些材料的ZT,ZT的研还在继续进行[6]。但这些热电材料存在制备条件要求较高,需在一定的气体保护下进行,不适于在高温下工作以及含有对人体有害的重金属等缺点。方钴矿型(Skutterudite)热电材料Skutterudide材料是一类通式为AB3的化合物,它实际是为克服早期金属合金材料的缺点而进行的进一步的研究发展,这类材料具有复杂的立方晶格结构,其单位晶

7、胞中含有32个原子,最初的研究集中在等结的IrSb3,RhSb3和目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　CoSb3等二元合金[7,8],其中CoSb3的热电性能相比较而言最好。尽管二元合金有良好的电性能,但其热电数据受到热导率的限制。为了降低二元合金的热导率,人们提出了几点建议:第一,在同等结构的化合物中形成固溶体,通过增加点阵缺陷来降低二元合金的热