snse基热电复合材料的制备及其热电性能研究

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1、学校代码：10255学号：2160387硕士研究生学位论文SnSe基热电复合材料的制备及其热电性能研究PREPARATIONANDTHERMOELECTRICPROPERTIESINVESTIGATIONOFSNSETHERMOELECTRICMATERIALS院系：材料科学与工程学院学科专业：材料工程作者姓名：林云志指导导师：王连军完成日期：2018年5月附件一：东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰

2、写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2018年5月23日附件二：东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：2018年5月23日日期：2018年5

3、月23日东华大学林云志硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注马敬红教授答辩委员会主席东华大学高级工侯秀红答辩委员会委员上海化工研究院程师陈惠芳教授答辩委员会委员东华大学吉亚丽副教授答辩委员会委员东华大学滕翠青副教授答辩委员会委员东华大学夏于旻讲师答辩委员会委员东华大学周哲副教授答辩委员会委员东华大学黄涛讲师答辩委员会秘书东华大学SnSe基热电复合材料的制备及其热电性能研究SnSe基热电复合材料的制备及其热电性能研究摘要热电材料是一类能够将热能和电能直接转化的新型材料，它针对目前能源紧缺的问题提供了一种可行的解决方案。在中温段热电材料领域，单晶硒化锡(SnSe)

4、材料具有多能谷价带结构和超低的热导率，因此具有最高热电优值，在923K可达2.62。由于单晶SnSe具有制备工艺复杂，成本高昂，加工性差等缺点，大规模工业化应用成为了奢望。如今，为了解决上述问题，多晶SnSe材料成为了科研人员的研究热点。本课题根据前人工作的经验基础，采用熔炼法制备Na0.015Sn0.985Se材料，再通过冷冻研磨工艺进行处理，获得了高纯稳定的Na0.015Sn0.985Se粉体。之后从改善Na0.015Sn0.985Se材料的电学性能和机械性能入手，分别采用纤维素和碳化硅(SiC)作为第二相进行复合探究。期望增强声子散射和界面散射，进一步降低材料的热导率，

5、从而提高热电性能。同时借助纤维素和SiC良好的力学性能来提高材料的机械性能。本课题的主要内容如下：(1)本文首先采用熔炼-淬火-退火等一系列热处理工艺，生成Na0.015Sn0.985Se合金锭。之后针对Na0.015Sn0.985Se材料容易氧化的问题，采用冷冻研磨工艺，将合金锭研磨成粉体。选择不同的冷冻研磨循环次数和研磨速率，探究冷冻研磨工艺对于Na0.015Sn0.985Se材料形貌和热电性能的影响。通过一系列实验，确定了循环次数为5，研磨速率为7的冷冻研磨工艺。(2)在上述研究基础上，我们采用复合纤维素的方式，希望改善Na0.015Sn0.985Se材料的热电和机械性

6、能。本文探究了复合不同质量分数(0.25%wt，0.50%wt，0.75%wt，1.00%wt)的纤维素材料对于Na0.015Sn0.985Se热电、力学性能的影响。通过热电性能测试发现，复合纤维素不利于Na0.015Sn0.985Se热电性能的提升，但ISnSe基热电复合材料的制备及其热电性能研究是有利于材料力学性能的提升。当复合纤维素的质量分数为0.75%wt时，样品的抗弯强度达到了54.5MPa，相较于基体提升了127%。(3)为了能达到同时提升材料热电性能和机械性能的目的，我们制备了复合不同质量分数(1%wt，2%wt，3%wt，4%wt)SiC的Na0.015Sn0

7、.985Se样品。因为复合SiC材料能增强声子散射和界面散射来提高复合热电材料的热电性能，并且能够通过SiC优异的机械性改善多晶SnSe热电材料的力学性能。通过实验，我们确定了复合SiC含量的最佳配比，以及热电、机械性能随SiC复合量的变化趋势。其中复合质量分数为1%wt的样品的热电性能最佳。在773K时，垂直压力方向的ZT值为0.91，相较于基体提升了12%以上。并且其抗弯强度达到了35MPa，相较于基体提升了45.8%以上。关键词：热电材料，硒化锡，冷冻研磨，力学性能，碳化硅IISnSe基热电复合材