結構調控低熱導率熱電復合材料的研究.pdf

1、環(huán)境問題的日益惡化使人類對綠色能源的需求越來越迫切。熱電材料可以直接實現熱能與電能之間的轉換，具有非常大的應用價值，因而被研究者們大量研究。熱電材料轉換效率的品質因數由無量綱的熱電優(yōu)值ZT表示，ZT值越大，熱電材料的性能越好。除了絕對溫度T，ZT值取決于三個相關參數:熱導率κ，Seebeck系數α，電導率σ。使材料熱導率降低或者電導率升高都容易完成，但一個能量轉換率高的的熱電材料，或者說一個有意義的熱電材料的設計思路，必須是對熱導率，電

2、導率和Seebeck系數協(xié)同調控來完成。
　　本文主要是制備與傳統(tǒng)熱電材料相比低熱導率的熱電材料。傳統(tǒng)的無機熱電材料具有高電導率的同時也具有高熱導率，因此我們提出制備有機-無機復合熱電材料的思路。多壁碳納米管與酚醛樹脂結合為碳化氣凝膠的實驗證明了相比比純碳化酚醛氣凝膠，雜化碳氣凝膠顯示較低的導熱系數，較高的電導率和Seebeck系數。因此，雜化碳氣凝膠的獨特結構使這三個熱電參數可以獨立進行調控，它克服了半導體增加電導率通常是伴隨著

3、Seebeck系數降低，增加導熱系數的問題。因此，我們無量綱熱電優(yōu)值(ZT)比純碳化RF氣凝膠高出兩個數量級。因此，雜化碳氣凝膠有潛力被應用作為半導體、無機類替代的熱電材料。
　　在銀納米片與碳納米管-酚醛氣凝膠的復合熱電材料的制備與性質研究實驗中，我們發(fā)現銀-碳納米管納米復合氣凝膠（銀摻雜碳氣凝膠）材料具有較低的導熱系數，不同的銀含量只有0.06到0.095 W·m-1·k-1，在室溫熱導率大大低于其他報道和銀的無孔結構的復合物

4、。并且，復合材料由于獨特的結構，導電性和Seebeck系數同時可以增強，通過增加銀納米片的含量?？朔Ь车纳⒀b半導體，增加電導率通常伴隨著Seebeck系數和增強的熱導率降低。結果，這一復合材料的ZT值最高為0.011，和纖細的固體骨架和高度的開孔泡沫結構導致低表觀密度(～130 kg·m-3)。我們的這一工作擴大了熱電材料的應用方面和設計了新型的輕質材料。
　　基于碲化鉍和硅酸鈣通過一個低成本和方便的方法來制備復合熱電材料。本實