方钴矿基材料的快速制备工艺及力学性能研究开题报告

 2022-01-05 20:05:47

全文总字数:5241字

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.研究背景及意义

随着全球科技进步与经济发展,能源和环境已成为当前社会备受关注的重大问题,日益枯竭的化石能源与不断恶化的自然环境迫使人们不得不积极寻找可替代的再生清洁能源。热电材料是一种环境友好型的新能源材料,通过seebeck效应和peltier效应可以实现热能和电能之间的直接转换,因此热电材料的研究和发展在能源节约和环境保护等可持续发展战略中具有重要的意义[1-5]。热电材料的热电转换效率一般以无量纲常数zt来衡量,zt=a2st/k,其中askt分别为seebeck系数、电导率、热导率和绝对温度。热电参数之间协同调控等问题一直以来制约着热电材料的发展与应用,因此热电性能的优化具有极高的应用价值[1-2]。与此同时,热电器件在工作状态下将承受循环温度荷载、交变机械应力等恶劣环境的考验,良好的热电器件不仅要具备良好的热电性能,还应具备优异的力学性能以保证在服役条件下的稳定性,所以热电材料的力学性能同样在热电材料的应用方面占有举足轻重的地位。

方钴矿热电材料因其具有优良的电学性能,被认为是最具应用前景的中温热电材料之一[6]。但是相比于其他传统热电材料,cosb3的高热导率很制约该体系材料的整体热电性能,在室温时,它的热导率为10-15 wm-1k-1。基于此,大多数优化方钴矿的工作集中在降低其晶格热导率上,即采用元素掺杂(固溶)、元素填充和纳米复合等方式来降低其晶格热导率[7-11]。目前,对方钴矿热电性能的研究已经取得了很大的进展,并且已经在n型多电正性元素原子填充的方钴矿化合物取得了1.5以上的热电优值[12-13],这表明了方钴矿材料从材料走向应用具有极大的潜力。

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2. 研究的基本内容与方案

2.项目的研究内容和研究目标

研究内容:

(1)探索合适的热压工艺,实现一步热压法直接制备块状方钴矿材料。

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3. 研究计划与安排

4.进度安排:

(1)第1-2周查阅国内外文献,了解方钴矿相关知识,了解相关实验设备的基本操作。

(2)第3-4周学习与研究内容相关的理论知识和试验方法,开始进行理论分析、试样准备和预实验分析;

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4. 参考文献(12篇以上)

参考文献:

[1] he j and tritt t m. advances in thermoelectric materials research: looking back and moving forward[j]. science, 2017, 357(6358).

[2] liu w, hu j, zhang s, et al. new trends, strategies and opportunities in thermoelectric materials: a perspective[j]. materials today physics, 2017, 1:50-60.

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