[精品]高效热电转换材料及器件的基础研究.doc

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1、高效热电转换材料及器件的基础研究★项目简介：高效热电转换材料在新能源材料中占令十分贡要的地位。它是利用温差发电原理（Seebeck效应）将热能盲•接转换成电能的新能源材料，在丁•业余热高效发电技术、太阳能高效热电一光电复合发电技术和微小温差发电技术等霓要新能源技术中具育I•分广泛的应用,是材料科学技术领域屮的重大前沿课题。本项目以大幅度提高热电材料及器件的转换效率和可靠性、促进其在太阳能高效热电—光电复合发电技术和工业余热高效发电技术等新能源技术屮的应用为丨I标，拟对影响热电材料科学技术发展及应用的三个关键科学问题进

2、行深入系统的硏究：（I）热电材料限域效应和界面效应耳电热协同输运规律热电材料的电热输运和电声相互作用在跨越原了一分子、纳米一介观和亚微观的多尺度范围内有卷不同的规律,特别是低维结构和复合结构屮的限域效应打界面效应将对电热输运过程及电声相互作用产生重要影响。深刻认识在具有最了效应和尺寸效应尺度范围内的电热输运和电声相互作用的规律，深刻认识界面电声散射、界面能戢过滤机制和规律，深刻认识限域效M和界面效应的协同作川规律，是建立热电材料电热输运协同调控理论和进行热电材料的微观结构设计与性能优化的科学基础。（2）热电材料微结构

3、的形成规律与控制原理热电材料中的微结构除具有跨尺度的特征外，还呈现出结构的多样性（包括化合物和晶体结构类型的多样性以及低维结构和复合结构等形态的多样性）。揭示热电材料低维结构、复合结构和特殊化合物结构等复杂微结构的形成规律，研究材料合成打制备过程屮微结构形成的控制原理,发展热电材料微结构可控的制备新技术，是实现限域效应和界面效应対电热输运的协同调控、大幅度提高热电性能的制备科学技术基础。（3）服役环境下热电材料微结构与器件使川性能的演变热电材料在氏期循环热戦荷和循环热应力共同作用的服役环境下，存在着微结构和性能的演变

4、，它鬥接影响着材料的可靠性和使用寿命。深刻认识服役环境下热电材料的微结构演化机制及其对性能的影响规律，是对热电材料及器件的使用性能进行优化设计和提高其长期使用可罪性的科学基础。木项H的硏究H标是：（I）揭示低维结构和复合结构中的限域效应打界面效应对电热输运的影响规律，建立热电材料电热输运协同调控理论；（2）发展以低维化利复合化为主要特征的热电材料微结构训控的制备新方法和新技术，实现对电热输运的协同调控；（3）在新热电化合物体系研究和材料性能方面取得突破：研制出2〜3种具有自丄知识产权和匝要应用前景的高性能热电材料，材

5、料的热电性能优值ZT值从目前的1.3以下提高到2.0以上、转换效率从目前的约10%提高到20%以上：（4）建立典型服役条件模拟实验平台和热电材料及器件使用性能的评价体系，促进高效热电材料及•器件在太阳能高效热电一光电复合发电技术和工业余热高效发电技术屮的实际应用。围绕三个关键科学问题的研究，木项H设置了相互关联又互为支撐的6个课题：（I）热电材料结构低维化与性能；（2）复合热电材料微结构调控与性能；（3）新热电化合物体系探索及其构建规律：（4）热电材料电热输运的物理机制；（5）热电器件的结构与性能：（6）热电材料和器

6、件的服役行为与系统验证。★项目专家组:姓名单位张清杰武汉理工大学唐新峰武汉理工大学陈立东中国科学院上海硅酸盐研究所谢长生华中科技大学李敬锋清华大学袁润章武汉理工大学殷庆瑞中国科学院上海硅酸盐研究所★课题设置:编号名称负责人主要承担单位2007CB607501热电材料结构低维化与性能唐新峰武汉理工大学2007CB607502复合热电材料微结构调控与性能赵新兵浙江大学2007CB607503新热电化合物体系探索及其构建规律张文清中国科学院上海硅酸盐研究所2007CB607504热电材料电热输运的物理机制王春雷山东大学20

7、07CB607505热电器件的结构与性能陈立东中国科学院匕海硅酸盐研究所2007CB607506热电材料和器件的服役行为9系统验证张清杰武汉理工大学