资源描述：
《1.热电材料的研究现状及发展趋势.kdh》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、34FOSHANCERAMICSVol.18No.6(SerialNo.140)KnowledgeLecture知识讲座热电材料的研究现状及发展趋势况学成1,2宁小荣1(1景德镇陶瓷学院江西景德镇3330012佛山市华夏建筑陶瓷研究开发中心广东佛山528061)摘要热电材料能够直接将电能和热能进行互相转化。由它制成的温差发电器不需要使用任何传动部件,工作时无噪音、无排弃物;和太阳能、风能、水能等二次能源的应用一样,对环境没有污染,是一种性能优越,具有广泛应用前景的环境友好型材料。本文系统阐述了传统热电材料和新型热电材料的研究现状,介绍了各系列热电材料的热电性能及适用范围等,
2、指明了其今后的发展方向。关键词热电材料,温差发电,温差发电机,Seebeck系数,掺杂1引言不同的金属构成一闭合回路,若在两接合点存在有温度差时,则回路中将产生电流,此种效应被命名为Seebeck在以原油价格暴涨为标志的“能源危机”之后,世界Effect,这也成为了温差发电技术的基础。上又相继出现以臭氧层破坏和温室气体效应为首的“地2.1热电材料的三个效应球危机”和“全球变暖危机”。各国科学家都在致力于寻求热电材料的研究是一个古老的话题,早在1822～高效、无污染的新的能量转化利用方式,以达到合理有1823年,塞贝克(Seebeck)就曾在《普鲁士科学院报》中描效利用工农业
3、余热及废热、汽车废气、地热、太阳能以及述了一个当时他这样断定的现象:在彼此接合的不同导海洋温差等能量的目的[1～3]。于是,从上个世纪九十年代体中,由于温度差的影响,就会出现自由磁子。Seebeck发以来,能源转换材料(热电材料)的研究成为材料科学的现的温差电流,是在不同导体组成的闭合电路中当接触一个研究热点。处具有不同的温度时产生的,在两种不同金属的连线上,热电材料又叫温差电材料,具有交叉耦合的热电输若将连线的一结点置于高温状态T2(热端),而另一端处送性质;是一类具有热效应和电效应相互转换作用的新于开路且处于低温状态T1(冷端),则在冷端存在开路电型功能材料,利用热电材
4、料这种性质,可将热能与电能进压ΔV,此种现象被称为塞贝克(Seebeck)效应,Seebeck行直接相互转化[4～6]。用不同组成的N型和P型半导体,电压ΔV与热冷两端的温度差ΔT成正比,即:通过电气连接可组成温差发电器件和半导体制冷装置。ΔV=kΔT=k(T2-T1)与传统发电机和制冷设备相比,半导体温差发电器和制其中k是塞贝克系数,由材料本身的电子能带结构冷器具有结构简单、不需要使用传动部件、工作时无噪决定。音、无排弃物,和太阳能、风能、水能等二次能源的应用一塞贝克效应发现后的十二年,即1834年左右,钟表样,对环境没有污染,并且这种材料性能可靠,使用寿命匠珀耳帖(Pe
5、ltier)在法国《物理学和化学年鉴》上发表长,是一种具有广泛应用前景的环境友好材料[7～10]。了他在两种不同导体的边界附近(当有电流流过时)所观察到的温差反常的论文。这两个现象表明了热可以致电,而反过来电也能转变成热或者用来制冷,这两个现象分2热电材料的理论基础[11]别被被命名为Seebeck效应和Peltier效应。其中帕耳贴(Peltier)效应描述为:电流通过不同金属接触处时19世纪德国科学家ThomasSeebeck观察到,当两种2008年第6期(第140期)佛山陶瓷35出现的升温或降温现象,通常被认为是塞贝克(Seebeck)技术追求的目标。同时,随着计算机
6、技术、航天技术和超效应的逆效应。导技术及微电子技术的发展,迫切需要小型、静态制冷且继Peltier效应之后,热力学创始人之一汤姆逊能固定安装的长寿命的制冷装置,因此,适用于制造这种(Thomson)于1854年以各种能量的热力学分析为出发装置的热电材料又重新引起人们的浓厚兴趣。热电材料点,对温差电现象和珀耳帖现象进行了热力学分析,不仅研究重新成为国际材料研究领域的最热点的课题之一,确定了上述过程间的关系,建立了热电现象的理论基础。并且取得了重要进展,美国、日本及欧洲等国家都投入大还发现了汤姆逊(Thomson)效应,其描述为:电流通过金量的资金和人力开展基础与应用研究。[1
7、2]属上的温度梯度场时出现的吸热和放热现象。就其主尤其是近几年,国际上关于热电材料的研究更是非要方面来说,也是一种电流的热效应。常火热。美国倾向于军事、航天和高科技领域的应用,日2.2衡量热电性能的优越指标本在废热利用方面居于世界领先地位,欧盟则着重于在1911年,德国的阿持克希提出了一个令人满意的温小功率电源、传感器和运用纳米技术方面进行产品开发。[2]差热电制冷和发电的理论,并提出了热电优值公式:3.1传统热电材料的研究现状2Z＝Sσ/k从上个世纪开始,科学工作者就开始着力于传统热式中:电材料的研究,传统热电材
