文献综述(或调研报告):
热电性能主要由塞贝克系数、电阻率、热导率这三个因素决定。
·塞贝克系数:塞贝克效应是指热能转换为电能的现象,是热电材料应用的理论基础,它被称为热电第一效应。塞贝克系数通常也称为温差电动势率,根据塞贝克系数的定义[1], 塞贝克系数的测量实际上涉及到温差和对应该温差产生的塞贝克电压的测量。只要测出试样两端的温差和电势差,即可求出其在给定环境温度下的塞贝克系数。
·电阻率:电阻率与材料本身有关,是表征材料导电性能的重要参数[2], 材料的电阻率测量是较为成熟的电学测量技术之一,主要有两探针和四探针测量法[2][3]。
·热导率:一块材料温度不均匀或两个温度不同的物体相互接触,热量便会自动地从高温向低温温度区传播,这种现象称为热传导。以一维情况为例,在晶体中单位面积、单位厚度的试样在温差为1K时,单位时间内通过的热量即为热导率。测量热导率的方法很多,根据热流的状态,一般可分为稳态法和非稳态法[1]。稳态法的前提是试样吸热与放热达到平衡,内部不再产生热量的变化。在这个前提下设计稳态传热模型,使主加热器产生的热量全部流过试样,热流线应垂直于试样的横截面。通过热流约束,当测量部位满足一维稳态传热时,测量待测样温差,即可直接求得试样的热导率。非稳态法的测量原理是对处于热平衡状态的试样施加某种热干扰,同时测量试样对热干扰的响应,然后根据响应曲线确定热物性参数的数值[4]。
除此之外,国内其他研究学者对于各种热电材料及其他具有类似作用的材料也提出了热电性能的测试方法,并对其中可能出现的问题做出了测试方法及设备的改进方案。
(1)Zintl相热电材料符合'电子晶体-声子玻璃(Electron crystal-phonon glass,简称PGEC)'的概念,其中阴离子区域充当'电子晶体',阳离子区域充当'声子玻璃',分别控制材料的电导和热导特性,可实现通过多途径提高其热电性能,是非常具有开发前景的热电材料.详细总结了近年来发现的几种性能突出的Zintl相热电材料,探索了提高其热电性能的途径,最后展望了Zintl相热电材料的发展及应用前景[6]。
(2)张方辉等人在实验中采用直流电路测量皮革材料的电导率, 测试前首先把待测样品放在两块铜电极之间为了保证电极与待测样品之间实现良好的接触,电极必须有一定的质量。通常情况下,皮革材料的电阻较大,所以流过待测样品的电流较小,需要使用灵敏检流计来测量流过待测样品的电流,测试时使检流计与皮革样品串联,直流电压表再与两者的串联电路进行并联,最后与直流电源构成闭合回路,电源产生的电流依次流过检流计与皮革样品,连续调节电源的输出电压,同时记录直流电压表的读数与检流计的读数;为了保证实验数据的准确性,测量时对每个样品分别进行了两次以上的重复测试[7]。
(3)钟丽英等人使用Sigmatest 2.069涡流电导率仪,测量厚度为0.04英寸7075-T6包铝材料的电导率时,发现测量结果始终不符合验收标准。对此,他们进行了原因分析和验证试验,重新确定了仪器制造商提供的Sigmatest 2.069修正表中厚度为0.04英寸包铝材料的电导率修正值[8]。
(4)王艳艳等人运用新型感应加热工艺,通过固-液-固相复合法制备铜/铝复合材料。分析了不同成分结合层的电阻率及结合层厚度与铜铝复合材料热电性能间的关系。实验中用氙灯导热仪DXF200对Cu/Al复合材料结合层的导热系数进行测定,用SB100A/20A型四探针导体/半导体电阻率测试仪对Cu/Al复合材料结合层电阻率进行测定。结果表明,铜铝复合材料结合层的导热系数为205.6 W/(mbull;K),铜铝复合材料中间化合物Cu9Al4的电阻率为14.35times;10-8Omega;bull;m,CuAl的电阻率为11.56times;10-8Omega;bull;m,CuAl2的电阻率为8.17times;10-8Omega;bull;m,且随着结合层厚度的增加,复合材料的等效导热系数逐渐减小,当铜铝复合材料结合层厚度保持在1~100mu;m的范围时有具有较好的导电、导热性能[9]。
