1. 研究目的与意义(文献综述)
能源和材料是当今社会持续发展的两大支柱。近年来,全球对能源的需求与日俱增,而传统的化石能源日渐枯竭。发展新的能源技术,保障国家能源安全已经引起各国政府的广泛关注[1]。热电材料是一种环保型固态能量转换材料,可以实现热能与电能的直接相互转换[2]。由于热电材料一般为重掺杂的窄带半导体,除利用温差发电外,还可以利用电能转化为热能来进行制冷,与传统的发电和制冷技术相比,热电发电和制冷技术具有无污染、无噪音、体积小、反应快、免维护和安全可靠等优点[3,4]。
碲化铋基(bi-sb-te-se)热电材料自 1954 年以来就被大量研究,由于其具有较大的seebeck 系数(a)和电导率(s),相对较低的热导率(k),所以它的热电优值zt值(衡量热电转换效率的量)较高,目前广泛应用于制冷器件及低温区发电(200~400 k),是商业化应用最成熟也是现今公认最实用的热电材料[5,6]。
实现电能与热能之间相互转换的是热电器件[7]。常用的热电器件是p型结构,它由p型和n型热电单偶通过金属电极交错连接导通,两边使用绝缘导热层夹装而成。制造p型和n型热电单偶一般有切割法,模具成型法两种[8],然后把电极焊接到材料上并在两端用陶瓷绝缘导电板封装成整体的热电器件。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
(1)粉体材料的制备:探索bi-sb-te-se合金粉体的大批量快速合成;研究不同球磨工艺对粉体的颗粒形态与粒径分布的影响,优选合适的球磨工艺。
(2)粉体与激光作用的温度场模拟:研究粉体的物性参数(热导率,比热容,相变焓等)随温度的变化函数;建立激光与粉体作用的模型;采用ansys有限元分析粉体与激光作用的热力学规律。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-5周:采用shs方法合成bi-sb-te-se热电材料块体,探索不同球磨工艺对粉体材料制备的影响。
第6-8周:探索bi-sb-te-se粉体slm的线工艺,面工艺参数,得到最优工艺参数。
4. 参考文献(12篇以上)
[1].史丹.全球能源格局变化及对中国能源安全的挑战[j].中外能源,2013,18(2):1-6.
[2].rowe d m.thermoelectrics handbook: macro to nano [m].crc press, 2005
[3].snyder g.j.andtoberer e.s.,complex thermoelectric materials,nature mater.7,105(2008).
