自分散SiNWs粉體及SiNWs-Mg2Si復(fù)合材料的制備及熱電性能研究.pdf

1、作為納米半導體材料，獨特的量子限制效應(yīng)和表面散射效應(yīng)使硅納米線(Silicon Nano-Wires，SiNWs)具有較高的Seebeck系數(shù)和較低的熱導率，同時功率因子與塊體材料相當，因此若將SiNWs與塊體材料復(fù)合制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料將會大幅度提升基體材料的熱電性能。
　　本文主要針對傳統(tǒng)納米線在后期處理中易纏繞和團聚等問題，分別采用機械合金化(Mechanical Alloying，MA)和硝酸鎳分解-氫還原法制備具有包覆結(jié)

2、構(gòu)的Si-Ni粉體，然后經(jīng)共晶析出生長具有自分散特征的SiNWs粉體，并針對共晶反應(yīng)和MA工藝參數(shù)對其數(shù)量和形貌的影響進行了研究。再將硝酸鎳分解-氫還原輔助共晶反應(yīng)法獲得的SiNWs粉體、MgH2粉和Si粉經(jīng)微波固相反應(yīng)和電場激活壓力輔助合成(Field-Activated andPressure-Assisted Synthesis，F(xiàn)APAS)制備SiNWs-Mg2Si復(fù)合功能材料，對其研究結(jié)果如下:
　　采用硝酸鎳分解-氫還

3、原輔助共晶析出生長自分散SiNWs粉體，Si∶Ni摩爾比和Si粒徑對鎳包硅結(jié)構(gòu)粉體、SiNWs的數(shù)量等生長動力學過程有重要的影響。采用粒徑為74μm的Si粉獲得的SiNWs呈線狀，且當共晶反應(yīng)溫度為950℃，保溫時間為120min，Si∶Ni摩爾比為2∶1，獲得的SiNWs分布均勻，占總體積的80％。若采用球磨法將Si粉的粒徑細化至100nm，則可獲得以Si核為中心呈徑向不斷生長的SiNWs粉體，單根直徑約150nm，長度約1.5μm，

4、具有很好的自分散性。
　　采用MA可以有效形成Ni包Si結(jié)構(gòu)的混合粉體，并在后期的共晶反應(yīng)過程中形成自分散特征的SiNWs粉體;Si、Ni配比對SiNWs數(shù)量和直徑有明顯影響，當Si∶Ni摩爾比為1∶1時，制備的自分散SiNWs數(shù)量最多，約占總體積的90％。且當摩爾比Si∶Ni為1∶1時，球料比和時間分別為3.2∶1和2h，可獲得大量長徑比為13/1的自分散SiNWs。
　　SiNWs的摻入有效降低了SiNWs-Mg2Si復(fù)