纳米Al2O3对PbTe热电性能与微观结构的强化作用
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更新于2024-08-13
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"研究了Al2O3对PbTe微观结构和热电性能的影响,通过在Tl0.02 Pb0.98 Te材料中添加纳米Al2O3粉末,采用高能球磨和热压法制备样品。实验结果显示,添加Al2O3纳米粉末能显著增强样品的高温机械性能,同时抑制晶粒生长,使得晶粒尺寸减小约50倍。晶粒细化导致界面增加,有助于长波长声子的散射,从而降低晶格热导率约20%。在723K时,Tl0.02 Pb0.98Te (Al2O3)0.06样品的ZT值达到1.3,显示出优化的热电性能。"
本文是关于热电材料领域的一篇研究论文,主要探讨了氧化铝(Al2O3)纳米粉末对铅碲(PbTe)材料微观结构和热电性能的影响。在Tl0.02 Pb0.98 Te基础材料中掺入Al2O3纳米颗粒,通过高能球磨和热压工艺制备出新的复合材料样本。这一方法旨在改善PbTe材料的高温机械性能,同时调整其热电特性。
研究发现,添加Al2O3纳米粉末能够有效强化材料在高温下的机械稳定性。这可能是由于Al2O3纳米颗粒与基体材料形成良好的界面结合,增强了材料的强度和韧性。此外,这些纳米颗粒在晶界处均匀分散,起到了阻碍晶粒生长的作用。通常,晶粒尺寸的减小会增加晶界密度,这对于声子的散射至关重要,因为晶界的声子散射对于降低材料的热导率非常有效。
实验数据显示,晶粒尺寸减小了大约50倍,这意味着材料的微观结构得到了显著细化。这种细化作用使得长波长声子更容易被晶界散射,从而减少了热量的传导。晶格热导率的降低约20%,表明材料的热输运性能得到显著抑制,这对于提高热电转换效率是有利的。
热电性能的关键参数是塞贝克系数、电导率和热导率的乘积,通常以无量纲的ZT值来衡量。ZT值越大,表明材料的热电转换效率越高。在723K(约450℃)时,含Al2O3的Tl0.02 Pb0.98Te (Al2O3)0.06样品的ZT值达到了1.3,这是一个较高的数值,表明添加Al2O3纳米粉末成功地提升了PbTe材料的热电性能。
通过添加Al2O3纳米粉末并利用高能球磨和热压技术,可以有效地调整PbTe材料的微观结构,降低其晶格热导率,从而提高其热电转换效率。这一研究对于开发新型高性能热电材料具有重要的指导意义,特别是在高温应用中,如热电发电和制冷系统。
2020-03-10 上传
2021-04-25 上传
2021-05-29 上传
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2021-08-29 上传
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2021-04-05 上传
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