結(jié)構(gòu)調(diào)控低熱導(dǎo)率熱電復(fù)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(shí)現(xiàn)熱能與電能之間的轉(zhuǎn)換，具有非常大的應(yīng)用價(jià)值，因而被研究者們大量研究。熱電材料轉(zhuǎn)換效率的品質(zhì)因數(shù)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(gè)相關(guān)參數(shù):熱導(dǎo)率κ，Seebeck系數(shù)α，電導(dǎo)率σ。使材料熱導(dǎo)率降低或者電導(dǎo)率升高都容易完成，但一個(gè)能量轉(zhuǎn)換率高的的熱電材料，或者說一個(gè)有意義的熱電材料的設(shè)計(jì)思路，必須是對熱導(dǎo)率，電

2、導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)協(xié)同調(diào)控來完成。
　　本文主要是制備與傳統(tǒng)熱電材料相比低熱導(dǎo)率的熱電材料。傳統(tǒng)的無機(jī)熱電材料具有高電導(dǎo)率的同時(shí)也具有高熱導(dǎo)率，因此我們提出制備有機(jī)-無機(jī)復(fù)合熱電材料的思路。多壁碳納米管與酚醛樹脂結(jié)合為碳化氣凝膠的實(shí)驗(yàn)證明了相比比純碳化酚醛氣凝膠，雜化碳?xì)饽z顯示較低的導(dǎo)熱系數(shù)，較高的電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)。因此，雜化碳?xì)饽z的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使這三個(gè)熱電參數(shù)可以獨(dú)立進(jìn)行調(diào)控，它克服了半導(dǎo)體增加電導(dǎo)率通常是伴隨著

3、Seebeck系數(shù)降低，增加導(dǎo)熱系數(shù)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(gè)數(shù)量級。因此，雜化碳?xì)饽z有潛力被應(yīng)用作為半導(dǎo)體、無機(jī)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(fù)合熱電材料的制備與性質(zhì)研究實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)銀-碳納米管納米復(fù)合氣凝膠（銀摻雜碳?xì)饽z）材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，不同的銀含量只有0.06到0.095 W·m-1·k-1，在室溫?zé)釋?dǎo)率大大低于其他報(bào)道和銀的無孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合物

4、。并且，復(fù)合材料由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電性和Seebeck系數(shù)同時(shí)可以增強(qiáng)，通過增加銀納米片的含量?？朔Ь车纳⒀b半導(dǎo)體，增加電導(dǎo)率通常伴隨著Seebeck系數(shù)和增強(qiáng)的熱導(dǎo)率降低。結(jié)果，這一復(fù)合材料的ZT值最高為0.011，和纖細(xì)的固體骨架和高度的開孔泡沫結(jié)構(gòu)導(dǎo)致低表觀密度(～130 kg·m-3)。我們的這一工作擴(kuò)大了熱電材料的應(yīng)用方面和設(shè)計(jì)了新型的輕質(zhì)材料。
　　基于碲化鉍和硅酸鈣通過一個(gè)低成本和方便的方法來制備復(fù)合熱電材料。本實(shí)