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纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB383[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]北京工业大学材料学院新型功能材料教育部重点实验室,北京100124
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50801002); 北京市自然科学基金(批准号:2112007); 北京市属高校人才强教计划资助项目(批准号:PHR201 10812)资助的课题
中文摘要:

采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末,结合机械合金化和放电等离子烧结技术,在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi_2Te_3块体材料,并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响.SEM,TEM分析结果表明,以纳米粉末为原料,通过有效控制工艺条件,可以制备出具有纳米层状结构Bi_2Te_3合金块体材料,同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构;热电性能测试结果表明,具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比,热导率大幅度降低,在423 K附近,热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK,晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK,表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存,有利于进一步提高声子散射,降低晶格热导率.其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT),达到0.74.

英文摘要:

The Bi and the Te nano-powders are prepared by inert gas protected evaporation-condensation method;the n-type Bi_2Te_3 bulk materials with nano-layer and twin crystallite sub-structures are then synthesized by mechanical alloying and spark plasma sintering technique.The effects of grain size and microstructure on thermoelectric property are also systematically studied.The SEM and the TEM analyseis show that the nano-layered Bi_2Te_3 bulk materials with twin crystallite sub-structures could be fabricated by controlling the preparing procedures.The thermoelectric property result shows that the thermal conductivity is lowered compared with that of bulk material of coarse-grained starting powders.The thermal conductivity decreases from 1.80 W/mK to 1.19 W/mK at 423 K,the lattice thermal conductivity decreases from 1.16 W/mK to 0.61 W/mK at 423 K,indicating that the phonon scattering could be enhanced due to the coexistence of nano-layer and twin crystallite sub-structures,leading to reduced phonon thermal conductivity.The dimensionless figure of merit ZT reaches 0.74 at 423 K for bulk materials sintered at 693 K.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876