填充鈮酸鍶鋇陶瓷的熱電性質(zhì)研究.pdf

1、熱電材料可以實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接轉(zhuǎn)換，在半導(dǎo)體電致冷和溫差發(fā)電領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。其性能由熱電優(yōu)值ZT值來(lái)衡量，高的ZT值要求材料具有低電阻率的同時(shí)具有高塞貝克系數(shù)和低熱導(dǎo)率。鈮酸鍶鋇具有特殊的鎢青銅結(jié)構(gòu)，本征熱導(dǎo)率較低?？梢栽谄湮闯錆M(mǎn)的A2位填充元素，調(diào)控電學(xué)性能，進(jìn)而優(yōu)化熱電性能。本論文的工作主要對(duì)鈮酸鍶鋇材料進(jìn)行堿金屬元素、稀土金屬元素填充，制備致密的Sr0.70Ba0.30MxNb2O6陶瓷，研究不同燒結(jié)方法、不同填充元素、不同填

2、充量等因素對(duì)材料熱電性能的影響。本論文取得的主要結(jié)果如下:
　　一、對(duì)鈮酸鍶鋇材料填充堿金屬元素:
　　(A)采用固相反應(yīng)法先空氣燒結(jié)再還原退火制備填充Li的樣品，填充量分別為x=0.01、0.03、0.05、0.08、0.10、0.15、0.20，制備得到單相致密的陶瓷。填充Li后，樣品電阻率降低，Seebeck系數(shù)絕對(duì)值也隨之降低。其中Sr0.70Ba0.30Li0.05Nb2O6樣品電阻率最低，在1073 K溫度時(shí)PF

3、值達(dá)到486μW/K2m。但是填充Li后，樣品的熱導(dǎo)率略微升高，所以填充樣品ZT值提升不大。
　　(B)直接在還原性氣體氛圍下燒結(jié)制備填充Li的樣品，PF值相對(duì)于先空氣燒結(jié)再還原退火制備的樣品偏低，熱電性能沒(méi)有得到優(yōu)化。
　　二、對(duì)鈮酸鍶鋇材料填充稀土金屬元素:
　　(A)填充Yb后，樣品電阻率降低，Sr0.70Ba0.30Yb0.10Nb2O6樣品的電阻率最低，其PF值達(dá)到426μW/K2m;填充Yb后樣品的熱導(dǎo)率降

4、低，晶格熱導(dǎo)率相對(duì)于未填充樣品也略低，填充量越大熱導(dǎo)率越低，ZT值相對(duì)于未填充樣品有所提高，Sr0.70Ba0.30Yb0.05Nb2O6樣品的ZT值在1073 K時(shí)達(dá)到0.21。
　　(B)填充Y后，樣品電阻率降低，并且填充量越大電阻率越低，Sr0.70Ba0.30Y0.10Nb2O6樣品PF值達(dá)到420μW/K2m，1073 K時(shí)Sr0.70Ba0.30Y0.03Nb2O6樣品的ZT值達(dá)到0.21。
　　(C)填充量相同

5、的情況下，填充Yb、Y稀土元素的樣品性能很相近。
　　三、鈮酸鍶鋇材料填充K元素:實(shí)驗(yàn)表明，在還原性氣體氛圍下預(yù)燒可以提升最大填充量。在還原性氣體氛圍下預(yù)燒、燒結(jié)所得填充K樣品的電學(xué)性能優(yōu)于空氣燒結(jié)再還原退火制備的同填充量的樣品。Sr0.70Ba0.30K0.10Nb2O6樣品PF值在1073 K時(shí)達(dá)到528μW/K2m，其ZT值達(dá)到0.23。
　　本論文系統(tǒng)地研究了元素填充對(duì)鈮酸鍶鋇材料熱電性質(zhì)的影響，結(jié)果表明A位填充堿金