塞貝克
- 神奇的溫差電現(xiàn)象
，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)了溫差電現(xiàn)象，這一現(xiàn)象又稱塞貝克效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)又稱作第一熱電效應(yīng)，是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。一般規(guī)定熱電勢方向?yàn)椋涸跓岫穗娮佑韶?fù)流向正。在兩種金屬A和B組成的回路中，如果使兩個接觸點(diǎn)的溫度不同，則在回路中將出現(xiàn)電流，稱為熱電流。相應(yīng)的電動勢稱為熱電勢，其方向取決于溫度梯度的方向。塞貝克效應(yīng)的成因可以簡單解釋為，在溫度梯度下導(dǎo)體內(nèi)的載流子從熱端向冷端運(yùn)動，并在冷端堆積，從而在材料內(nèi)部
科學(xué)大觀園 2024年2期2024-01-19
- Co3Sn2S2 單晶的磁性和電-熱輸運(yùn)性能*
和熱輸運(yùn)行為(塞貝克效應(yīng)).熱磁曲線表明,在居里溫度點(diǎn)(TC=178 K)以下140 K(TA)處存在特殊的磁結(jié)構(gòu),為鐵磁態(tài)與反鐵磁態(tài)共存的磁性過渡態(tài).研究發(fā)現(xiàn),在100—160 K 出現(xiàn)負(fù)的反常“凸形”磁阻,且在TA 附近出現(xiàn)最大臨界磁場B0,為1.41 T,同時霍爾電阻率ρyx 也在TA 處取得最大值約20 μΩ·cm.這可能是由于鐵磁態(tài)與反鐵磁態(tài)之間會相互競爭形成非平凡的自旋織構(gòu),導(dǎo)致TA 附近獨(dú)特的電輸運(yùn)行為.Co3Sn2S2 在低溫下的散射機(jī)制為
物理學(xué)報(bào) 2023年17期2023-09-19
- 改性PEDOT:PSS基熱電非織造布的制備及其性能研究
境間溫差產(chǎn)生的塞貝克效應(yīng)發(fā)電,可實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定的可穿戴供能[2-3]。熱電可穿戴設(shè)備通常由舒適透氣的紡織材料基材與熱電材料復(fù)合制備,因此具有舒適、透氣、變形、可拉伸和質(zhì)輕等優(yōu)異性能[4-6]。常用的熱電材料包括無機(jī)熱電材料和有機(jī)熱電材料。與無機(jī)熱電材料相比,有機(jī)熱電材料具有低成本、易加工、輕質(zhì)以及優(yōu)異的柔韌性等優(yōu)勢,是制備熱電可穿戴設(shè)備的理想材料[7]。其中,聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)具有優(yōu)異的水溶性、良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,被認(rèn)為是理想的有機(jī)
毛紡科技 2023年8期2023-09-15
- N型碳納米管基熱電材料研究進(jìn)展
要通過合理運(yùn)用塞貝克效應(yīng)、珀?duì)柼?yīng)和湯姆遜效應(yīng)這三種效應(yīng)產(chǎn)生溫差生電、電制熱制冷等現(xiàn)象。2.1 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)是解釋熱電能量直接轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ),由塞貝克效應(yīng)、珀?duì)柼?yīng)和湯姆遜效應(yīng)三部分組成,三種效應(yīng)均起源于導(dǎo)體中載流子所攜帶能量的差異。這三種物理效應(yīng)協(xié)調(diào)控制,可以實(shí)現(xiàn)熱和電之間的可逆轉(zhuǎn)換,為熱電材料和器件的制備提供了理論基礎(chǔ)。圖1 熱電器件工作原理圖[6]當(dāng)有電流通過不同導(dǎo)體組成的回路時,在不同導(dǎo)體的接頭處隨著電流方向的不同而出現(xiàn)吸熱或放熱現(xiàn)象,這種
- 二維層狀熱電材料研究進(jìn)展*
3],其中S為塞貝克系數(shù)、σ為電導(dǎo)率、T為絕對溫度、κ為總熱導(dǎo)率,κ=κe+κL(κL為晶格熱導(dǎo)率、κe為電子對熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)),并定義功率因數(shù)(PF)為S2σ,來描述熱電傳輸中與電輸運(yùn)相關(guān)的物理量[4].對熱電材料的研究始于20 世紀(jì)50 年代,當(dāng)時人們研究對象集中在體塊材料,然而其受限于較低的熱電轉(zhuǎn)化效率.納米化表征技術(shù)和樣品制備技術(shù)的不斷發(fā)展,促進(jìn)了對低維材料的研究.低維材料如二維材料具有強(qiáng)烈的量子限制效應(yīng)[5,6],其熱電性能有著顯著的提高,人們對熱
物理學(xué)報(bào) 2023年5期2023-03-17
- 熱電材料中的電子輸運(yùn)機(jī)制及調(diào)控
)，其中，S是塞貝克(Seebeck)系數(shù)，σ是電導(dǎo)率，κ是熱導(dǎo)率，T是絕對溫度。熱電優(yōu)值表達(dá)式的分子S2σ被稱為功率因子(power factor)，決定了熱電器件的輸出功率；而分母κ則對應(yīng)于熱電材料的導(dǎo)熱性質(zhì)，決定了流經(jīng)熱電器件的熱流密度。主流的熱電材料多為固態(tài)半導(dǎo)體，決定其功率因子的電傳導(dǎo)媒介為電子，而熱傳導(dǎo)媒介主要是聲子(晶格熱導(dǎo)率κL)和電子(電子熱導(dǎo)率κE)。因此，熱電材料研究中提升性能的各種調(diào)控手段的本質(zhì)是對材料中的電子、聲子輸運(yùn)行為的調(diào)控。
中國材料進(jìn)展 2022年12期2023-01-11
- P型有機(jī)熱電聚合物材料的研究進(jìn)展*
是電導(dǎo)率，S是塞貝克系數(shù)，κ是熱導(dǎo)率。對于有機(jī)熱電材料來說，其熱導(dǎo)率較小，同時測試較難，因此常用功率因子(PF)作為熱電性能的衡量指標(biāo)?？梢钥闯?，電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)共同決定了材料的熱電性能。更進(jìn)一步分析，電導(dǎo)率(σ=μne)由遷移率和載流子濃度決定，塞貝克系數(shù)則為材料的本征參數(shù)。聚合物的分子結(jié)構(gòu)和薄膜堆積直接決定了體系的遷移率和塞貝克系數(shù)年;；同時其前線軌道能級的高低也直接影響了摻雜的難易程度和最終體系的穩(wěn)定性。因此聚合物材料的篩選，主鏈砌塊組合和側(cè)鏈優(yōu)化
功能材料 2022年12期2023-01-06
- Sn摻雜ZrCoBi基Half-Heusler化合物的合成與熱電性能研究
為電導(dǎo)率,S為塞貝克系數(shù),S2σ被定義為功率因子,κe與κL分別為材料的電子熱導(dǎo)率和晶格熱導(dǎo)率[2-3]。增大功率因子或降低熱導(dǎo)率均可提高熱電材料的ZT值。然而S、σ、κe和κL之間復(fù)雜的耦合關(guān)系,使得很難通過單獨(dú)調(diào)控其中一個參數(shù)而達(dá)到提高ZT值的目的。人們通過全尺度聲子散射[4-6]、納米復(fù)合[7-8]和能帶工程[9]等策略,對熱電材料的ZT值進(jìn)行了優(yōu)化。具有立方Mg Ag As結(jié)構(gòu)(空間群為F-43 m)的Half-Heusler化合物因其優(yōu)異的熱電性
桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年4期2022-11-03
- 間隔織物基光熱-熱電復(fù)合材料的制備及其性能
電發(fā)電機(jī)可利用塞貝克效應(yīng)，通過人體與外界環(huán)境間存在的溫差來發(fā)電，是實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定可穿戴供能的有效途徑[2]。熱電材料分為有機(jī)熱電材料及無機(jī)熱電材料。與無機(jī)熱電材料相比，有機(jī)熱電材料具有加工成本低、質(zhì)量輕、柔韌性好及導(dǎo)熱率低等優(yōu)勢，是制備柔性可穿戴熱電發(fā)電機(jī)的理想材料。常用的有機(jī)熱電材料有聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、聚乙炔(PA)、聚吡咯(PPy)等。其中，PEDOT:PSS具有優(yōu)異的水溶性及良好的穩(wěn)定性，是被研究及應(yīng)用最
紡織學(xué)報(bào) 2022年10期2022-11-01
- 層狀Bi1-xSbxSe 納米薄膜的制備及其熱電性能研究*
下:其中,S為塞貝克系數(shù),σ為電導(dǎo)率,T為絕對溫度,κ為熱導(dǎo)率,PF為功率因子.各個熱電參數(shù)之間相互影響,尋找同時具備高功率因子和低熱導(dǎo)率的熱電材料相當(dāng)困難[6].在熱電材料中,載流子的變化往往引起以上幾個參數(shù)的協(xié)同變化,同時載流子作為熱能和電能之間傳輸?shù)闹匾浇?是研究傳輸特性的重要對象,因此,熱電材料載流子的調(diào)控是優(yōu)化其熱電性能的關(guān)鍵[6].近年來,研究人員對于新型熱電材料的開發(fā)取得了很多突破.其中,(Bi2)m(Bi2Se3)n(m,n都是整數(shù))系列
物理學(xué)報(bào) 2022年19期2022-10-16
- N型Bi2Te2.7-zSzSe0.3熱電材料的微觀組織與熱電性能*
其熱導(dǎo)率增大，塞貝克系數(shù)有所降低；Ma等[17]通過傳統(tǒng)熔煉法制備了Cu、S共摻雜的高性能CuyBi2Te2.7-zSzSe0.3低溫?zé)犭姴牧希?2)是通過調(diào)控微觀組織，如調(diào)控本征缺陷、界面效應(yīng)和尺寸效應(yīng)、晶粒取向等方法[18-21]，如趙新兵等通過熱壓燒結(jié)結(jié)合熱鍛工藝獲得了具有一定擇優(yōu)取向的Bi2Te2.3Se0.7多晶熱電材料，在450 K時，其電導(dǎo)率為7.5×104S/m，ZT值為0.9，大大地提升了n型Bi2Te2.3Se0.7基材的熱電性能[22
功能材料 2022年9期2022-10-09
- 氧化石墨烯誘導(dǎo)高織構(gòu)Mo摻雜Bi2Te3薄膜的熱電性能*
T分別為材料的塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和絕對溫度.ZT越高，熱電性能越優(yōu)異，但由于3個物理參數(shù)的相互耦合，ZT的改進(jìn)需要協(xié)同調(diào)整[4].Bi2Te3是室溫工作熱電器件中廣泛使用的半導(dǎo)體材料，晶體結(jié)構(gòu)屬于斜方晶系，空間群為R-3m，具有菱形六方層狀結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a=0.438 nm，c=3.048 nm.上下層間Te(2)-Te(2)主要以范德華力相互作用，而層內(nèi)Te(2)-Bi-Te(1)通過共價鍵連接，因而其熱電性能具有顯著的各向異性特點(diǎn)[5-7].
- 碲@二氧化碲納米材料溫差發(fā)電片研制
者半導(dǎo)體材料的塞貝克(Seebeck)效應(yīng)，由N、P兩種不同導(dǎo)電類型的熱電材料制成的熱電臂與金屬導(dǎo)流片串聯(lián)，熱電臂與外加的負(fù)載相連形成回路。當(dāng)熱電臂兩端分別置于不同的溫度環(huán)境(熱端和冷端)時，熱電材料中微觀粒子(電子或空穴)將發(fā)生遷移，從而閉合回路中有電流通過[7-11]。國外關(guān)于熱電技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用起步較早，如：日本開展了固體廢物燃燒能源回收研究的政府計(jì)劃；美國能源部資助研究機(jī)構(gòu)重點(diǎn)進(jìn)行高性能熱電材料和應(yīng)用技術(shù)方面的研究，尤其是工業(yè)上余(廢)熱的利用；德
實(shí)驗(yàn)室研究與探索 2022年3期2022-08-04
- In 取代Ga 對GaSb 的熱電性能的影響
分別為材料的塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率、溫度和熱導(dǎo)率。 其中，熱導(dǎo)率 к 為晶格熱導(dǎo)率和載流子熱導(dǎo)率的總和。迄今，有關(guān)熱電材料的研究很多集中在Bi2Te3基、PbTe 基等材料體系[1,2]。這些體系的組成元素存在著一些缺點(diǎn)，如Te 在地殼中稀缺、Pb 元素有毒等，這限制了其未來大規(guī)模應(yīng)用。 相比這些熱電材料體系，III-V 族半導(dǎo)體如InSb、GaSb 等的組成元素在地殼中含量豐富且無毒。此外，InSb 與GaSb 還具有很高的載流子遷移率，這使得它們具有較高
寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào) 2022年2期2022-06-16
- 材料制備方法對鈷基氧化物熱電性能的影響
,其中S 表示塞貝克系數(shù),σ 表示電導(dǎo)率,κ 表示熱導(dǎo)率,T 表示溫度[3]。因此熱電優(yōu)值高的材料需要有大的塞貝克系數(shù)、優(yōu)良的導(dǎo)電性和較低的導(dǎo)熱率。傳統(tǒng)熱電器件中使用的Bi2Te3[4]、PbTe[5]等材料具有較高的ZT 值,經(jīng)過改性處理后ZT 值大于1。但是此類熱電材料熱穩(wěn)定性差,且具有一定毒性,對環(huán)境污染大。與此相比氧化物熱電材料具有無毒無害、環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性好、制備工藝簡單、材料來源廣泛等優(yōu)勢[6]。自1997 年Teraskei 等人[7]在N
科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年10期2022-04-20
- Nb摻雜對ZrCoSb基Half-Heusler化合物熱電性能的影響
/κ，其中S為塞貝克系數(shù)，σ為電導(dǎo)率，κ為熱導(dǎo)率，T為開爾文溫度[1]。Half-Heusler 化合物是近年來比較有發(fā)展前景的中高溫?zé)犭姴牧?，目前對其研究主要集中在p 型MCoSb 和n 型MNiSn（M=Ti，Zr，Hf）上，屬于MgAgAs 結(jié)構(gòu)，空間群為F43m（No.216）[2]。在關(guān)于提高Half-Heusler 化合物熱電性能的報(bào)道中，摻雜改性是最常用的調(diào)控手段[3]。之前的研究中發(fā)現(xiàn)，M 位摻雜Nb 會顯著提高電導(dǎo)率和功率因子，降低熱導(dǎo)率
中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2022年23期2022-03-12
- Li原子摻雜C28單分子器件的熱自旋輸運(yùn)性質(zhì)
同，均存在自旋塞貝克效應(yīng)。Guo等[25]發(fā)現(xiàn)采用金屬原子摻雜C28分子的電負(fù)性應(yīng)小于1.54的重要結(jié)論，對摻雜原子C28分子提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。Pahuja等[23]對摻雜C28的電子輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算，發(fā)現(xiàn)對C28摻雜能改變其電子結(jié)構(gòu)并使其穩(wěn)定性增加，Li摻雜C28分子后其輸運(yùn)電流降低。綜上所述，學(xué)者們對C28進(jìn)行了大量研究，并發(fā)現(xiàn)很多有趣的現(xiàn)象，但尚未發(fā)現(xiàn)有對Li原子摻雜C28分子器件的熱自旋輸運(yùn)研究的相關(guān)報(bào)道。本文采用QuantumATK軟
人工晶體學(xué)報(bào) 2022年1期2022-02-21
- 二維GeC/BP 范德華異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)與功率因子的第一性原理計(jì)算
有高導(dǎo)電性和高塞貝克系數(shù)。但是這兩個參數(shù)之間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，僅僅優(yōu)化某一個參數(shù)很難提高功率因子PF[1]。此前的研究表明增強(qiáng)熱電材料性能的策略包括：能帶工程、表面納米構(gòu)筑、能源過濾、共振態(tài)、電子帶的收斂等等[2]。然而，這些方法改善和調(diào)節(jié)二維單層材料熱電性能的效果是有限的。隨著二維材料的發(fā)展，二維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)由于其低維結(jié)構(gòu)、豐富的組成元素和特殊的界面形態(tài)，無論是在實(shí)驗(yàn)上還是理論上都被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)高性能和多功能單層二維材料的可行方案。二維范德華異質(zhì)結(jié)
科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年36期2022-02-13
- 二維GeC/BP 范德華異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)與功率因子的第一性原理計(jì)算
有高導(dǎo)電性和高塞貝克系數(shù)。但是這兩個參數(shù)之間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，僅僅優(yōu)化某一個參數(shù)很難提高功率因子PF[1]。此前的研究表明增強(qiáng)熱電材料性能的策略包括：能帶工程、表面納米構(gòu)筑、能源過濾、共振態(tài)、電子帶的收斂等等[2]。然而，這些方法改善和調(diào)節(jié)二維單層材料熱電性能的效果是有限的。隨著二維材料的發(fā)展，二維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)由于其低維結(jié)構(gòu)、豐富的組成元素和特殊的界面形態(tài)，無論是在實(shí)驗(yàn)上還是理論上都被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)高性能和多功能單層二維材料的可行方案。二維范德華異質(zhì)結(jié)
科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年36期2022-02-01
- 新型微納材料制備的高性能室溫太赫茲光電探測器 *
一般來說，利用塞貝克效應(yīng)、輻射熱效應(yīng)等物理效應(yīng)，基于熱電材料的光電探測器可以將光引起的溫升轉(zhuǎn)化為電信號[5- 6]。由于沒有波長選擇性，這種類型的光電探測器往往不受波長范圍限制，理論上，光熱電探測器可以實(shí)現(xiàn)對太赫茲波段的探測[7-8]。各種新型納米材料作為光熱電探測器的工作材料已被廣泛研究，包括納米線和二維(2D)材料。石墨烯作為一種典型的2D材料，具有非常優(yōu)秀的光學(xué)和電子特性[9]。然而，單層石墨烯，光吸收度較低(單層為2.3%)，因此在室溫下對THz波
國防科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年1期2022-01-27
- 面向近室溫?zé)犭娹D(zhuǎn)換的液態(tài)熱化學(xué)電池
，固態(tài)熱電池的塞貝克系數(shù)比較低，大約0.1mV/K，同時溫差也小時，產(chǎn)生電壓比較低。從效率上來講，溫差小，本征的利用效率就比較低。另外，在經(jīng)典的熱電池中，常用的體系是Sb2Te3/Bi2Te3，價格比較貴。因此，發(fā)展高塞貝克系數(shù)、高效、低成本的熱電新體系是解決近室溫?zé)犭娹D(zhuǎn)換瓶頸的一個重要途徑。溫差熱電池原理和經(jīng)典形式液態(tài)熱化學(xué)電池的介紹段教授團(tuán)隊(duì)研究的是TGCs，與傳統(tǒng)的溫差熱電池相比，有兩個不同之處：（1）TGCs的能量轉(zhuǎn)換是基于液態(tài)的;（2）TGCs中
海外星云 2021年16期2021-12-07
- Bi0.5Sb1.5Te3塊體熱電材料的高氣壓燒結(jié)與熱電性能研究
mesis測量塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率。2 結(jié)果與討論2.1 Bi0.5Sb1.5Te3物相分析圖1為Bi0.5Sb1.5Te3的XRD衍射圖譜及主峰放大圖。圖1 Bi0.5Sb1.5Te3的XRD衍射圖譜及主峰放大圖由圖1a可見，所有高壓燒結(jié)樣品和在管式爐中燒結(jié)的Bi2Te3本征塊體一樣，譜峰整潔，峰型完整，且譜線中沒有任何其他生成相與雜質(zhì)，說明結(jié)晶度完好、純度很高。由圖1a還可看出，Bi0.5Sb1.5Te3化合物經(jīng)過吸氫與滲氮處理后仍屬R-3m(166)空
沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2021年5期2021-11-29
- 反應(yīng)磁控濺射氧化鎳薄膜的自旋塞貝克效應(yīng)
3-5]。自旋塞貝克效應(yīng)是自旋電子學(xué)研究中的熱點(diǎn)，該效應(yīng)是指在(亞)鐵磁體中存在溫度梯度時能夠產(chǎn)生自旋塞貝克電壓信號的現(xiàn)象[6-7]。由于溫度梯度而使自旋方向向上和自旋方向向下的電子分布不均，出現(xiàn)自旋極化現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生自旋塞貝克電壓，自旋塞貝克電壓再驅(qū)動自旋流，這使得來自鐵磁體的自旋流能夠在宏觀尺度上注入到附著的非磁性金屬中[8]。逆自旋霍爾效應(yīng)[9-10]則能將注入非磁性金屬的自旋流轉(zhuǎn)換成電荷電壓，從而產(chǎn)生電動勢，易于測量[11]。研究者們從磁性半金屬C
人工晶體學(xué)報(bào) 2021年9期2021-10-27
- 球磨工藝調(diào)控碲化鉍基材料微結(jié)構(gòu)及熱電性能研究
能材料，利用其塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)能夠組成熱電發(fā)電器件[1]以及熱電制冷器件[2]. 與傳統(tǒng)的制冷以及發(fā)電器件不同，熱電器件不存在水循環(huán)和轉(zhuǎn)子等運(yùn)動裝置，有使用壽命長、體積小、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于深空潛航[3]、太陽能發(fā)電[4]、廢熱回收[5]、熱電冰箱[6]、微型制冷器[7]、熱電傳感器[8]等領(lǐng)域.隨著研究的不斷深入，學(xué)者們開發(fā)出越來越多的熱電材料，如Bi2Te3、SrAl2Ge2、Ba8Ga16Ge30等. 為區(qū)分熱電材料性能的優(yōu)劣，目前學(xué)術(shù)
- 熱電材料塞貝克系數(shù)的不確定度評定
趣［1～5］。塞貝克系數(shù)是評價熱電材料性能的關(guān)鍵參數(shù)。針對熱電材料塞貝克系數(shù)的計(jì)量技術(shù)研究，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）已研制出低溫塞貝克系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)碲化鉍Bi2Te3（SRM 3451），相對擴(kuò)展不確定度≤2.3%（k＝2），溫度范圍10～391 K［6，7］；德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）已研制出2種低溫塞貝克系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ISOTAN和碲化鉛PbTe，不確定度為2.5%～8%，溫度范圍300～850 K；英國國家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）也在研究納
計(jì)量學(xué)報(bào) 2021年8期2021-09-09
- 新型二維SiSe的能帶結(jié)構(gòu)與塞貝克系數(shù)的第一性原理計(jì)算
K三種溫度下的塞貝克系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)載流子濃度約為106cm-2時，n型SiSe單層的塞貝克系數(shù)在500 K下可達(dá)1490 μV K-1，p型SiSe單層的塞貝克系數(shù)可達(dá)1576 μV K-1，這說明SiSe可能是一種有潛力的熱電材料。近年來，由于能源的短缺及環(huán)境問題的加重，人們需要尋找新的環(huán)境友好的能源。一種可以把熱能轉(zhuǎn)換成電能的功能材料——熱電材料，引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。熱能轉(zhuǎn)換成電能主要依靠塞貝克效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。兩種不同的金屬構(gòu)成一個完整的閉合
電子世界 2021年10期2021-06-29
- 外延石墨烯納米帶中純自旋流的實(shí)現(xiàn)
導(dǎo)G↑(↓)和塞貝克系數(shù)S↑(↓)的計(jì)算公式為：在低溫區(qū)，不同自旋電子的塞貝克系數(shù)可以近似為：式中，EF是費(fèi)米能級；kB是玻爾茲曼常數(shù)?？梢钥闯觯?span id="j5i0abt0b" class="hl">塞貝克系數(shù)S↑(↓)與透射系數(shù)τ↑(↓)成反比，與透射譜的斜率成正比[8]。因此，需要調(diào)控器件透射系數(shù)和透射譜的斜率來改善器件的塞貝克系數(shù)。2 研究結(jié)果與討論2.1 輸運(yùn)性質(zhì)為了研究雙邊外延等腰三角形的腰長對ZGNR輸運(yùn)性質(zhì)的影響，分別計(jì)算了本征、W1（腰長為1個碳二聚體）、W2（腰長為兩個碳二聚體）以及W3（腰
通信電源技術(shù) 2021年4期2021-06-07
- 石墨烯熱電器件柵控特性研究
工作原理歸因于塞貝克效應(yīng)、帕爾帖效應(yīng)和湯姆遜熱效應(yīng)[1-2]，能夠直接實(shí)現(xiàn)熱能和電能的相互轉(zhuǎn)換。熱電器件中所使用的常見材料有碲化鉍、碲化鉛、硅鍺合金等。在低維納米材料的量子受限效應(yīng)被提出后，因其電子態(tài)密度更加集中有助于提高材料的導(dǎo)電性，并且固有的材料界面有利于聲子散射而降低材料的熱導(dǎo)率，所以研究者對低維納米材料的物理熱電性質(zhì)進(jìn)行了廣泛的研究，而石墨烯正是一種新型低維納米材料。石墨烯是一層致密蜂窩狀二維晶體結(jié)構(gòu)的單層碳原子，其電子輸送遵循狄拉克方程，因此表現(xiàn)
光學(xué)儀器 2020年6期2021-01-20
- 石墨烯增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備及熱電性能研究*
得出，ZT值與塞貝克系數(shù)、材料電導(dǎo)率、環(huán)境溫度呈正相關(guān)關(guān)系，與材料的熱導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。為了提高材料的ZT值，需要在提高材料的塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率，降低材料的熱導(dǎo)率等方面做研究工作[16]。已有研究文獻(xiàn)報(bào)道了熱電水泥基復(fù)合材料研究中的塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，但少有研究水泥基復(fù)合材料的ZT值。目前，將石墨烯納米片(GNP)摻入水泥中來改善此類復(fù)合材料的熱電性能(S、σ和κ)的研究較少。多層石墨烯納米片[17-18]具有許多優(yōu)良特性，包括重量輕、電導(dǎo)率和導(dǎo)熱
功能材料 2020年10期2020-11-09
- Sr0.9La0.1TiO3熱電材料的制備與電輸運(yùn)調(diào)控 *
1)式中：S為塞貝克系數(shù)；σ為電導(dǎo)率；T為熱力學(xué)溫度；κ為熱導(dǎo)率.高熱電優(yōu)值熱電材料，需具有的塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率要大，而熱導(dǎo)率要小[3].目前，在已有的熱電材料中，只有合金熱電材料具有相對較高熱電優(yōu)值，而且已在非常有限的領(lǐng)域和規(guī)模實(shí)現(xiàn)發(fā)電應(yīng)用.合金材料未能推動熱電發(fā)電廣泛應(yīng)用，除了考慮到材料穩(wěn)定性，成本以及環(huán)保之外，較低的熱電優(yōu)值仍是主要限制因素[4].金屬氧化物熱穩(wěn)定性高且環(huán)保，組分自然界豐富，制備工藝相對簡單，可作為熱電材料用于熱電發(fā)電[5].已有的研
內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年3期2020-09-23
- 體溫槍測出的體溫為什么忽高忽低，天冷還要捂熱才能用？
電壓，這被稱為塞貝克效應(yīng)或者說第一熱電效應(yīng)。根據(jù)熱電偶導(dǎo)體材料的不同，它們也被標(biāo)準(zhǔn)化命名為 K、R、S、J、K型熱電偶。體溫槍的K型熱電偶在0℃～1000℃，溫度每增加10℃，輸出電壓就固定增加約400微伏。利用輸出電壓，就可以算出溫度升高了多少。從圖中可以看到，塞貝克系數(shù)（單位溫度變化帶來的電壓變化）曲線在0攝氏度以下就急劇變化。體溫槍是按照人體溫附近的塞貝克系數(shù)計(jì)算溫度的，0攝氏度以下由于曲線變化劇烈它算出來的值就沒用了。體溫槍因此會要求環(huán)境溫度10℃
電腦報(bào) 2020年11期2020-06-30
- 碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備及熱電性能研究*
直接轉(zhuǎn)換，基于塞貝克效應(yīng)、Peltier效應(yīng)、Thomson效應(yīng)，可制造出實(shí)現(xiàn)熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的溫差電器件。1998 年，M.Q.Sun等首次發(fā)現(xiàn)并提出了 CFRC 的塞貝克效應(yīng)[5]，并研究了CFRC 的塞貝克效應(yīng)在結(jié)構(gòu)溫敏檢測和診斷中的應(yīng)用[6]。S.H.Wen等發(fā)現(xiàn)了CFRC的塞貝克效應(yīng)是由作為p型熱電效應(yīng)材料的載離子的定向移動引起的[7]，并證明了CFRC塞貝克系數(shù)主要取決于載流子的遷移速率和散射[8]。H.Y.Cao等[9]和J.Wei等[10
功能材料 2020年4期2020-04-28
- 基于第一性原理的AlGaN合金熱電性質(zhì)研究
跨越帶隙，導(dǎo)致塞貝克系數(shù)降低，因此在高溫區(qū)域熱電材料需要有寬帶隙防止載流子激發(fā)[2]。氮化物材料具有禁帶寬度大、熱穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率以及塞貝克系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn)，因此在熱電材料領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。基于合金化[3-4]，摻雜[5]等方法可以改變材料的輸運(yùn)性質(zhì)，為了提高材料的熱電優(yōu)值，論文采用合金化方法對GaN合金化，進(jìn)而對其熱電性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化。在2009年，Hua等[6]研究了AlInN的熱電性質(zhì)，其結(jié)果表明AlInN熱電性能的提高可能是由于熱導(dǎo)率的降低。2012
人工晶體學(xué)報(bào) 2019年12期2020-01-13
- 天然硫化物礦物對地球深部熱能的熱電轉(zhuǎn)化效應(yīng)研究
S2的電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)增大從而提高熱電轉(zhuǎn)化率(Uhligetal., 2014)；黃銅礦(Cu1+xFe1-xS2)具有理想的熱電性能，并且在較低x值時具有較高的塞貝克系數(shù)(Angetal., 2015)；黝銅礦(Cu12Sb4S13)和斑銅礦(Cu5FeS4)額外的聲子散射模式阻礙了晶格熱傳導(dǎo)過程，從而顯著提高了其熱電轉(zhuǎn)換效率(Qiuetal., 2014; Chettyetal., 2015; Wyzgaetal., 2017)；具有金屬陽離子缺陷的
巖石礦物學(xué)雜志 2019年6期2019-11-28
- 基于波浪能和塞貝克效應(yīng)的外加電流船舶防腐蝕系統(tǒng)
捷基于波浪能和塞貝克效應(yīng)的外加電流船舶防腐蝕系統(tǒng)楊文迪，張浩，吳文捷（武漢理工大學(xué) 自動化學(xué)院，湖北 武漢 430000）海洋有著豐富的波浪能，但目前對波浪能的利用較為單一，大多利用波浪能發(fā)電，且設(shè)備大部分都在海岸線附近，在廣闊海平面上的利用較少。船舶燃油存在巨大熱損，且此部分能量損失得不到合理的利用。設(shè)計(jì)了一種基于波浪能和塞貝克效應(yīng)的外加電流船舶防腐蝕系統(tǒng)，將能源轉(zhuǎn)化為電能，利用外加電流的陰極保護(hù)法原理，對船舶的電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕起到一定的防護(hù)作用，
科技與創(chuàng)新 2019年13期2019-08-12
- rGO/Ag0.005Sn0.995Se熱電復(fù)合材料的制備及性能研究
Se有著更高的塞貝克系數(shù)、更低的熱導(dǎo)率。Zhao等[4]在2014年首次報(bào)道了單晶SnSe在923 K時取得2.62的ZT值，是目前熱電材料研究報(bào)道ZT值的最高紀(jì)錄。然而單晶SnSe雖然熱電性能高，但是它的制備條件苛刻，成本高，力學(xué)性能差，在熱電器件應(yīng)用方面的發(fā)展受到了限制[5-7]。因此，目前對SnSe的研究更多的集中在具有應(yīng)用價值的多晶SnSe的制備上。然而，純的多晶SnSe電學(xué)性能較差，ZT值僅有0.5[8]。為了得到導(dǎo)電性更好的多晶SnSe，化學(xué)摻
人工晶體學(xué)報(bào) 2019年5期2019-06-18
- 通過溫差電測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)對金屬材料無損檢測的研究
情況也被稱作為塞貝克效應(yīng)（Seebeck effect）或熱電效應(yīng)。塞貝克電勢大小與接觸面積之間并為出現(xiàn)相關(guān)性，導(dǎo)致出現(xiàn)塞貝克效應(yīng)的主要因素在于溫度與材料。而溫差電測量技術(shù)作為檢測金屬材料無損情況主要技術(shù)之一，只有針對其展開研究，才可以得出最后檢測效果。1 溫差電測量設(shè)備搭建方式本文搭建一種可以有效檢測出金屬材料塞貝克系數(shù)的設(shè)備，通過使用該設(shè)備可以快速且有效檢測出材料具體塞貝克系數(shù)，同時通過使用該設(shè)備測量時，可以有效檢測出金屬材料塞貝克系數(shù)變化，并且也可以
世界有色金屬 2019年23期2019-03-05
- 人工分子磁體中的溫差電效應(yīng)
09)0 引言塞貝克效應(yīng)是指溫差產(chǎn)生電壓、電流的現(xiàn)象。人們發(fā)現(xiàn)在半導(dǎo)體和金屬中都可以實(shí)現(xiàn)塞貝克效應(yīng)。隨著納米科學(xué)的進(jìn)步以及器件的小型化,器件產(chǎn)生的熱量成了越來越突出的問題,而且塞貝克效應(yīng)可以直接把熱能轉(zhuǎn)換為電能,為清潔能源的產(chǎn)生提供了一個關(guān)鍵途徑。近來,人們開始研究量子體系中的塞貝克效應(yīng)[1-6],且其已成為一個新近研究熱點(diǎn),例如,在分子隧穿結(jié)中的塞貝克效應(yīng)[1],外加鐵磁電極產(chǎn)生磁致塞貝克效應(yīng)[3],可以用于制作熱傳感器[4],也可以用溫差產(chǎn)生自旋流[5
- 熱電功能砂漿的塞貝克效應(yīng)及其增強(qiáng)
熱電效應(yīng)特別是塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)正逐漸成為研究的熱點(diǎn).塞貝克效應(yīng)是溫度梯度所引起的載流子從高溫端流向低溫端,從而產(chǎn)生溫差電動勢的現(xiàn)象.塞貝克效應(yīng)示意圖如圖1所示.由圖1可見：當(dāng)載流子是空穴(正電荷)時,產(chǎn)生的溫差電動勢在低溫端為正極,表現(xiàn)為P型半導(dǎo)體性質(zhì)；當(dāng)載流子為電子(負(fù)電荷)時,產(chǎn)生的溫差電動勢在高溫端為正極,表現(xiàn)為N型半導(dǎo)體性質(zhì)[1].1998年，Sun等[2]報(bào)道了碳纖維增強(qiáng)水泥基材料(CFRC)具有塞貝克效應(yīng)；Wen等[3
建筑材料學(xué)報(bào) 2018年5期2018-11-02
- “電子三明治”提高熱電轉(zhuǎn)換效率
，這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。塞貝克效應(yīng)的實(shí)質(zhì)在于，兩種金屬接觸時會產(chǎn)生接觸電勢差（電壓），該電勢差是由于兩種金屬中的電子溢出功不同以及兩種金屬中電子濃度不同造成的?？茖W(xué)家一直在研究如何將電子限制在狹窄的空間內(nèi)，以此來提高熱電轉(zhuǎn)換效率。研究人員預(yù)測，如果德布羅意波長較長的電子（也就是更加分散的電子）被限制在一個狹窄的導(dǎo)電層中，那么熱電轉(zhuǎn)換效率可以顯著提高，但這尚未得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)。由北海道大學(xué)太田裕道（Hiromichi Ohta）教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組設(shè)計(jì)了一個超晶
知識就是力量 2018年8期2018-08-16
- Half-Heusler合金TaCoSb的制備及Sn摻雜對其熱電性能的影響
EM-3上測量塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率。3 結(jié)果與討論圖1為材料TaCoSb1-xSnx(x=0，0.1，0.15，0.2) 的球磨樣品和熱壓樣品的XRD圖譜。由圖1(a)可知，經(jīng)過1 100 ℃ 48 h的高溫?zé)Y(jié)，隨后球磨所得的粉末樣品均不存在單質(zhì)元素，說明金屬元素已經(jīng)開始擴(kuò)散并合金化，但也并沒有完全形成half-Heusler相。未摻雜樣品TaCoSb的粉末中形成了一定量的HH相，但Sn摻雜的粉末樣品幾乎沒有形成HH相。經(jīng)過直流快速熱壓后所有成分TaCoS
- 釩邊緣修飾扶手椅型硅烯納米帶中的自旋輸運(yùn)
過對自旋和電荷塞貝克系數(shù)的計(jì)算，筆者發(fā)現(xiàn)在電極反鐵磁構(gòu)型（AFM）下，溫度處于-223≤T≤-123℃范圍時，B系統(tǒng)的自旋塞貝克系數(shù)大于電荷塞貝克系數(shù)，這些理論結(jié)果對ASiNR器件的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。1 研究模型與方法筆者設(shè)計(jì)了如圖1所示的三種不同邊緣修飾ASiNR的兩極系統(tǒng)A、B和C，并對其中的自旋輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算模擬。每個系統(tǒng)包含三部分：左（L）右（R）電極以及代表器件的中間散射區(qū)。在每個半無限電極中選取2個原胞大小的超胞進(jìn)行模擬；中間散射區(qū)需要
- 有 機(jī)熱電材料實(shí)現(xiàn)電致制冷
域的快速發(fā)展。塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)是熱電轉(zhuǎn)換的兩大基本效應(yīng)?；跓犭娖骷?span id="j5i0abt0b" class="hl">塞貝克效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，而基于帕爾貼效應(yīng)則可以實(shí)現(xiàn)電致制冷，從而實(shí)現(xiàn)多種功能應(yīng)用。目前，有機(jī)熱電材料與器件的功能研究集中于塞貝克效應(yīng)。盡管人們預(yù)計(jì)有機(jī)熱電薄膜器件在電致制冷方面具有自身優(yōu)勢，但是該類體系的帕爾貼效應(yīng)的精確研究受限于高性能器件的構(gòu)建和電致溫差的原位實(shí)時測量兩大難題，相關(guān)系統(tǒng)研究尚未見報(bào)道。中國科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員長期致力于有機(jī)熱電材料的研究
張江科技評論 2018年5期2018-02-04
- 用四探針平臺測量熱電材料塞貝克系數(shù)的實(shí)驗(yàn)探索
臺測量熱電材料塞貝克系數(shù)的實(shí)驗(yàn)探索裴藝麗1張師平2李亞男2陳 森1吳 平2(北京科技大學(xué)1物理實(shí)驗(yàn)中心；2數(shù)理學(xué)院，北京 100083)熱電材料能實(shí)現(xiàn)電能和熱能之間的相互轉(zhuǎn)化，具有清潔無污染等特點(diǎn)，在未來能源中具有越來越重要的地位。塞貝克系數(shù)是指熱電材料上存在溫度差異時引起的電勢差與溫差的比值，是熱電材料熱電特性衡量的主要參數(shù)之一。本文使用四探針平臺配合珀?duì)栙N片、熱像儀、數(shù)字電壓表等設(shè)備搭建了塞貝克系數(shù)的測量裝置。此裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單，測量較為準(zhǔn)確，并可以配
物理與工程 2017年5期2017-09-12
- 日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)低溫?zé)犭姴牧?，具有低溫高熱電效?yīng)
進(jìn)行了電阻率、塞貝克系數(shù)和熱導(dǎo)率測定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶尺寸增大，熱導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)也隨之增大，在最大結(jié)晶尺寸情況下實(shí)現(xiàn)了高熱導(dǎo)率。通過回旋共振試驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)電子有效質(zhì)量比自由電子的質(zhì)量高出5倍。最后證實(shí)觀察到的FeSb2巨大塞貝克系數(shù)和輸出因子，是由在晶界散射的平均自由行程較長的聲子與有效質(zhì)量大的電子相互作用造成的。（中國科技網(wǎng)）
創(chuàng)新時代 2016年10期2017-05-06
- Mn4+摻雜對CdO多晶電、熱輸運(yùn)性能的影響
其電阻率降低、塞貝克系數(shù)變大； Mn4+摻雜雖然可以降低CdO的聲子熱導(dǎo)率κp，但因?yàn)殡娮訜釋?dǎo)率κe的大幅上升從而使樣品的總熱導(dǎo)率κ升高.本研究結(jié)果為CdO熱電性能的進(jìn)一步調(diào)控及優(yōu)化提供了基礎(chǔ).CdO；Mn4+摻雜；電輸運(yùn)；熱輸運(yùn)隨著環(huán)境的日益惡化和傳統(tǒng)化石能源的短缺，熱電材料(thermoelectric materials，TE)作為一種綠色環(huán)保的新能源材料越來越受到各國政府和科研人員的重視[1-10].熱電材料的性能常采用無量綱熱電優(yōu)值ZT來衡量，Z
- 實(shí)驗(yàn)研究銅鐵熱電偶的溫差與電勢
觀準(zhǔn)確地演示了塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)，同時也拓展了學(xué)生的知識面，滿足了學(xué)生的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心當(dāng)代工業(yè)發(fā)展動態(tài)，提高學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重新認(rèn)識。溫差電勢；熱電偶; 金屬材料(銅與鐵)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)溫差發(fā)電現(xiàn)象最早是在金屬中發(fā)現(xiàn)的，對大多數(shù)金屬，這種效應(yīng)極為微弱[1-2]，因此在目前傳統(tǒng)的普通物理實(shí)驗(yàn)中沒有真正得到重視。本文把金屬材料的熱電勢運(yùn)用到普通物理實(shí)驗(yàn)中，與溫差熱電偶的實(shí)驗(yàn)相對應(yīng)，使學(xué)生對溫差電現(xiàn)象有一個全面的直觀認(rèn)識和了解。給出了制作及實(shí)驗(yàn)測試方法，介紹
實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù) 2017年1期2017-03-15
- Na/Cu雙摻雜對Ca3Co4O9熱電材料性能的影響
試樣的電阻率、塞貝克系數(shù)和功率因子的影響。結(jié)果表明，雙摻之后的XRD圖譜與標(biāo)準(zhǔn)JCPDS圖譜保持一致，沒有引進(jìn)新的雜質(zhì)；通過雙摻樣品的致密性提高，電阻率大幅降低；隨著溫度增加，電阻率隨之降低，Seebeck系數(shù)增大，功率因子增大，熱電性能得到提高，在1050 K時，(Na0.1Ca0.9)3(Co0.9Cu0.1)4O9試樣的功率因子最高達(dá)到448 μW/mK2。Na-Cu雙摻；Ca3Co4O9；熱電材料；電阻率；Seebeck系數(shù)0 引 言熱電材料是一種
陶瓷學(xué)報(bào) 2016年2期2016-09-03
- 水熱法合成Ag2S/Bi2S3復(fù)合材料及其熱電性能研究
分析，閃光法和塞貝克系數(shù)/電阻測量系統(tǒng)測試復(fù)合塊材的熱電性能，系統(tǒng)地研究了Ag2S的含量對Ag2S/Bi2S3復(fù)合材料熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水熱法成功地合成了具有球形結(jié)構(gòu)的Ag2S/Bi2S3復(fù)合粉末；塊體樣品的塞貝克系數(shù)都為負(fù)，說明樣品為n型半導(dǎo)體；適量的Ag2S復(fù)合Bi2S3不僅有效地降低了材料的熱導(dǎo)率，同時也提高了電導(dǎo)率；當(dāng)Bi2S3與3%的Ag2S復(fù)合時樣品的熱電優(yōu)值(ZT值)最大，其在724 K時的ZT值為0.23，為純Bi2S3樣品在該
功能材料 2016年5期2016-09-02
- 基于塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換裝置的研究
5002?基于塞貝克效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換裝置的研究劉興云楊火祥付晶晶劉夢輝翟儉超魯池梅 湖北師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院湖北黃石435002【文章摘要】自21世紀(jì)以來，能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，進(jìn)而成為人類越來越關(guān)注和需要解決的首要問題。把人類生產(chǎn)生活中所廢棄的熱能很好的進(jìn)行利用，無疑可以在一定的程度上緩解日益嚴(yán)重的能源危機(jī)。熱電轉(zhuǎn)換裝置則是一種把人們生活中所浪費(fèi)的熱能收集起來，利用塞貝克效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能并將其電壓穩(wěn)定然后供給移動設(shè)備或儲能設(shè)備。提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)
電子制作 2016年4期2016-03-17
- 熱電材料中自旋軌道耦合效應(yīng)對電輸運(yùn)的影響*
體熱電材料利用塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電或電制冷，被應(yīng)用在空間用特種電源、汽車尾氣廢熱或工業(yè)余熱發(fā)電、電子器件制冷等領(lǐng)域。相比于其他能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，熱電材料構(gòu)成的器件具有無污染、可靠性高、無需運(yùn)動組件和無需光源等優(yōu)勢，但其能量轉(zhuǎn)換效率仍舊較低。提高材料的熱電性能，是優(yōu)化熱電器件能量轉(zhuǎn)換效率的第一步。高性能熱電材料應(yīng)具有高的塞貝克系數(shù)(同等溫差下高的電動勢)、低的電阻率和熱導(dǎo)率，而這些物理參數(shù)本身相互關(guān)聯(lián)，協(xié)同優(yōu)化這些物性是熱電材料研究的核心。本質(zhì)上，
自然雜志 2016年5期2016-02-10
- 半導(dǎo)體熱電材料電學(xué)參數(shù)綜合測試裝置的搭建與應(yīng)用*
大學(xué))0 引言塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率是衡量半導(dǎo)體致冷材料電學(xué)性能優(yōu)劣的重要參數(shù)，在半導(dǎo)體熱電材料性能優(yōu)化與研發(fā)過程中電學(xué)參數(shù)的測試方法已經(jīng)基本成熟［1］.但是，在材料的生產(chǎn)過程中電學(xué)參數(shù)的監(jiān)測過程還存在沒有解決的技術(shù)問題.在熱電材料的生產(chǎn)過程中(以Bi2Te3基取向固溶體晶棒為例)，通常采用熔煉區(qū)熔法生產(chǎn)，區(qū)熔過程中由于熔區(qū)對材料產(chǎn)生分凝作用從而造成在晶棒材料頭、尾的成分偏析使材料的熱電性能發(fā)生變化.通常情況下晶棒的頭、尾部熱電性能較差，需要對晶棒的頭
- 珀?duì)柼?yīng)與塞貝克效應(yīng)綜合演示儀
次發(fā)現(xiàn)的，稱為塞貝克效應(yīng)，對應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用為半導(dǎo)體溫差發(fā)電;后者是1834年德國物理學(xué)家珀?duì)柼l(fā)現(xiàn)的，稱為珀?duì)柼?yīng)，對應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用為半導(dǎo)體制冷。對溫差半導(dǎo)體而言，其自身存在著兩種工作過程相反的珀?duì)柼?yīng)和塞貝克效應(yīng)，這兩種效應(yīng)互為逆效應(yīng)。在理論教學(xué)中，需要通過演示儀器讓學(xué)生能直觀認(rèn)識珀?duì)柼?yīng)與塞貝克效應(yīng)，但傳統(tǒng)的演示儀只能單一演示珀?duì)柼?yīng)或塞貝克效應(yīng)，不能夠直觀演示兩種效應(yīng)互為逆效應(yīng)的現(xiàn)象。利用溫差半導(dǎo)體設(shè)計(jì)了一種珀?duì)柼?yīng)與塞貝克效應(yīng)綜合演示儀，實(shí)現(xiàn)
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 2015年4期2015-07-03
- 塞貝克效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
)德國物理學(xué)家塞貝克于1822年首先發(fā)現(xiàn)由兩種不同材料制成的回路，當(dāng)二個結(jié)點(diǎn)處的溫度不等時，回路中有電流存在，在兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生了電動勢，這種由于溫差的存在而產(chǎn)生的電效應(yīng)，后來稱之為塞貝克效應(yīng)［1］。它是溫差電效應(yīng)中的一種，具有二方面的應(yīng)用價值:一是根據(jù)溫差電動勢的大小測量溫度，制成溫度傳感器，廣泛地用于溫度自動探測、工業(yè)生產(chǎn)、智能機(jī)器人、航空航天等領(lǐng)域［2，3］;二是利用存在的溫差制造電源、電池等［4，5］。例如，電子和機(jī)械裝置在工作過程中，自身都會產(chǎn)生一定
上饒師范學(xué)院學(xué)報(bào) 2015年3期2015-05-08
- Bi1.6Pb0.4Sr2Co2Oy／Ag復(fù)合塊材高溫?zé)犭娦阅?/a>
κ.S是材料的塞貝克系數(shù)，ρ是材料的電阻率，κ是材料的熱導(dǎo)率，電學(xué)參量S2／ρ又稱為功率因子.可見，優(yōu)良的熱電材料應(yīng)具有較大的功率因子，同時具有較小的熱導(dǎo)率.長期以來，熱電材料的研究主要集中在由重金屬元素組成的化合物半導(dǎo)體和合金材料上，如商用的傳統(tǒng)熱電材料Bi2Te3，BiSb，PbTe及Si－Ge，具有聲子玻璃－電子晶體結(jié)構(gòu)的填充方鈷礦、籠式化合物材料，Half－Heusler合金，β－Zn4Sb3合金等.但上述這些材料抗氧化能力弱、高溫?zé)岱€(wěn)定性差且多含
- 機(jī)械合金法制備ZnO基熱電材料及其性能研究
撐后,復(fù)合材料塞貝克系數(shù)大大降低,當(dāng)聚對苯撐添加量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%時,納米復(fù)合材料的塞貝克系數(shù)均低于100μV·K?1,遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)合金類熱電材料的相應(yīng)值;而復(fù)合材料的電導(dǎo)率卻隨聚對苯撐添加量增加而增大,當(dāng)聚對苯撐添加量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到4%時,750 K下的電導(dǎo)率上升至2 500 S·m?1,較單一材料的電導(dǎo)率提高5倍以上。復(fù)合材料的熱導(dǎo)率較純ZnO(10 W·m?1·K?1)大大降低,并隨聚對苯撐添加量的增加而降低,當(dāng)其添加量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時,其復(fù)合材
上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2013年3期2013-08-16
- 基于LTC3108的電焊熱能收集轉(zhuǎn)換裝置的研究
的熱量，本文以塞貝克效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，采用半導(dǎo)體溫差發(fā)電的原理，將電焊時產(chǎn)生的熱量加以回收，轉(zhuǎn)換成電能再利用。1 熱能收集轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)熱能收集轉(zhuǎn)換裝置主要包括熱電轉(zhuǎn)換模塊和LTC3108升壓轉(zhuǎn)換模塊兩部分構(gòu)成，其電路原理圖如圖1所示。圖1 熱能收集轉(zhuǎn)換裝置電路原理圖1.1 溫差發(fā)電溫差發(fā)電又叫熱電發(fā)電，是一種綠色環(huán)保的發(fā)電方式。溫差發(fā)電技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用，無運(yùn)動部件，無噪聲，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)?？梢院侠砝锰柲?、地?zé)崮?、工業(yè)余熱廢熱等低品位能源轉(zhuǎn)化
大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào) 2012年3期2012-09-25
- 摻鈉對鈷酸鈣熱電性能影響研究＊
材料的熱電率(塞貝克系數(shù)),σ是材料的電導(dǎo)率,λ是熱導(dǎo)率,S2s被定義為材料的功率因數(shù)P。鈷酸鈣(Ca3Co4O9)是一種新型的熱電材料,其具有不易潮解、化學(xué)穩(wěn)定性好以及熱電性能好等優(yōu)點(diǎn)。Ca3Co4O9屬于單斜晶系,具有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu),由絕緣層Ca2CoO3和導(dǎo)電層CoO2沿c軸交替排列而成(其晶體結(jié)構(gòu)示于圖1)[3]。Ca2CoO3層為巖鹽結(jié)構(gòu),Ca—O和Co—O都是以離子鍵形式結(jié)合,不能提供導(dǎo)電離子,只作為絕熱層以降低材料的熱導(dǎo)率;CoO2層是八面體
陶瓷 2010年9期2010-11-20
- 走走路，充充電
，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)，在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸點(diǎn)的溫度不同時，回路中會產(chǎn)生一個電勢，這就是熱電效應(yīng)，也稱作“塞貝克效應(yīng)”。這個雨靴的工作原理正是應(yīng)用了塞貝克效應(yīng)——靴子中的熱點(diǎn)模塊會把感應(yīng)到的溫度差轉(zhuǎn)化為電壓，將穿著者腳部所散發(fā)的熱量收集起來并實(shí)時轉(zhuǎn)換為電能，給手機(jī)充電。公司表示，使用者穿著這雙雨靴達(dá)到12小時并正常行走的話，它所收集到的熱量可以給手機(jī)提供運(yùn)行一個小時的電量。
創(chuàng)新科技 2010年7期2010-06-08