熱電材料能夠實現(xiàn)熱能和電能的直接轉化,在溫差發(fā)電和熱電制冷領域有很高的應用前景。Mg₂Si基化合物環(huán)境友好無毒害、成本低、地球儲量豐富等優(yōu)點。Mg₂Si基熱電材料熔點高、密度低、膨脹系數(shù)小,是一類重要的中溫區(qū)熱電材料。但是常壓下合成Mg₂Si基熱電材料通常伴隨著Mg的高溫揮發(fā)和氧化問題,直接影響著合成產(chǎn)物的成分控制及性能調節(jié)。壓力能夠有效調控合成反應的生成焓,加快反應速度,抑制Mg的揮發(fā)和氧化,為改善材料的熱電性能,提供了一種有效的合成手段。本文探索了Mg₂Si基熱電材料的高壓合成,并研究了Sb/Bi摻雜對Mg₂Si基熱電材料熱電性能的影響。本研究探索了Mg₂Si化合物的高壓合成工藝。采用高壓方法制備了Mg_2+ySi(y=0,0.05,0.1)樣品并對樣品的結構和熱電性能進行了研究。研究發(fā)現(xiàn):在不同的合成壓力下可以合成立方晶體結構或和六方晶體結構的Mg₂Si化合物。在1 GPa的壓力下,可以合成單相的立方反螢石結...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 熱電材料研究背景及意義
    1.2 熱電效應及其應用
        1.2.1 Seebeck效應
        1.2.2 Peltier效應
        1.2.3 Thomson效應
    1.3 熱電材料的性能表征
        1.3.1 Seebeck系數(shù)
        1.3.2 電導率
        1.3.3 熱導率
        1.3.4 熱電優(yōu)值和轉化效率
    1.4 熱電材料研究現(xiàn)狀
        1.4.1 幾種典型的熱電材料
        1.4.2 熱電材料的優(yōu)化方法
        1.4.3 高壓技術在熱電材料中的應用
    1.5 Mg₂X基熱電材料的研究進展
        1.5.1 Mg₂X基熱電材料的基本性質
        1.5.2 Mg₂Si基熱電材料的制備方法
    1.6 本文的研究思路和主要內容
第2章 Mg₂Si的高壓制備與點缺陷對熱電性能影響研究
    2.1 引言
    2.2 Mg₂Si熱電材料的高壓合成
        2.2.1 高壓設備簡介
        2.2.2 放電等離子燒結(SPS)系統(tǒng)簡介
    2.3 材料的性能測試方法
        2.3.1 電輸運性能和熱導率的測量
        2.3.2 霍爾系數(shù)的測量
    2.4 Mg₂Si化合物的高壓合成方法
        2.4.1 Mg₂Si中點缺陷的研究
        2.4.2 Mg₂Si的高壓制備探索
    2.5 Mg²⁺ySi化合物塊體樣品的制備與測試方法
    2.6 Mg²⁺ySi化合物樣品熱電性能分析
        2.6.1 Mg²⁺ySi室溫時的相分析與微觀結構
        2.6.2 Mg²⁺ySi化合物樣品的電輸運性能分析
        2.6.3 Mg²⁺ySi樣品的熱輸運性能分析
        2.6.4 Mg²⁺ySi樣品的ZT值分析
    2.7 本章小結
第3章 Sb摻雜Mg₂Si熱電材料的高壓合成及性能研究
    3.1 引言
    3.2 Mg₂Si_1-xSb_x化合物樣品的制備與測試方法
    3.3 Mg₂Si_1-xSb_x化合物樣品形貌及室溫輸運性質
    3.4 Mg₂Si_1-xSb_x樣品的熱電性能
        3.4.1 Mg₂Si_1-xSb_x化合物樣品的電輸運性能分析
        3.4.2 Mg₂Si_1-xSb_x樣品的熱輸運性能分析
        3.4.3 Mg₂Si_1-xSb_x樣品的ZT值分析
    3.5 Mg₂Si_1-xSb_x樣品熱電性能穩(wěn)定性的研究
    3.6 本章小結
第4章 Bi摻雜Mg₂Si熱電材料的高壓合成及性能研究
    4.1 引言
    4.2 Mg₂Si_1-xBi_x化合物的高壓合成與測試方法
    4.3 Mg₂Si_1-xBi_x樣品的結構和室溫輸運性質
    4.4 Mg₂Si_1-xBi_x樣品的熱電性能
        4.4.1 Mg₂Si_1-xBi_x樣品的電輸運性能分析
        4.4.2 Mg₂Si_1-xBi_x樣品的熱輸運性能分析
        4.4.3 Mg₂Si_1-xBi_x樣品的ZT值分析
    4.5 Mg₂Si_1-xBi_x樣品熱電性能熱穩(wěn)定性研究
    4.6 本章小結
第5章 Sb摻雜Mg₂Si0.4Sn0.6熱電材料的高壓合成及性能研究
    5.1 引言
    5.2 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x塊體樣品的高壓制備探索
    5.3 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x樣品的結構分析
    5.4 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x樣品的室溫輸運性質
    5.5 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x樣品的熱電性能
        5.5.1 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x樣品的電輸運性能分析
        5.5.2 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x樣品的熱輸運性能分析
        5.5.3 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x樣品的ZT值分析
    5.6 Mg₂(Si_0.4Sn_0.6)_1-xSb_x樣品熱電性能穩(wěn)定性的研究
    5.7 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝



本文編號：3749011