《組合材料學方法設計和最佳化新熱電化合物的研究》是依託武漢理工大學，由鄢永高擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：組合材料學方法設計和最佳化新熱電化合物的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄢永高
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
組合材料學通過一次製備大量的不同組成或結構的樣品庫，然後對樣品庫進行高通量表征，高效的獲得樣品庫組成-結構-性能之間的關係以及對樣品庫篩選進而發現新材料。具有類金剛石結構的多元硫族化合物作為熱電材料具有很大的潛力，為發展和尋找多元硫族化合物中可能存在的性能優異的新熱電化合物，本項目採用組合材料學方法，針對目前組合材料學方法在熱電材料研究中存在的問題，發展基於多元擴散偶技術的熱電材料組合材料庫製備新技術，建立能對熱電材料三個參數快速、原位和同時測試的高通量表征新技術，揭示和快速建立多元硫族化合物組成-物相-微觀結構-熱電性能之間的關係，發現和最佳化多元硫族化合物中可能存在的新熱電化合物體系。本研究將拓展組合材料學研究方法的套用領域，促進組合材料學理論及技術的發展，為新熱電化合物體系的探索和最佳化提供一種快速、高效和低成本的新途徑，對加快新熱電材料的開發和熱電發電技術的套用具有重要意義。
結題摘要
組合材料學通過一次製備大量的不同組成或結構的樣品庫，然後對樣品庫進行高通量表征，高效的獲得樣品庫組成-結構-性能之間的關係以及對樣品庫篩選進而發現新材料。具有類金剛石結構的多元硫族化合物作為熱電材料具有很大的潛力，為發展和尋找多元硫族化合物中可能存在的性能優異的新熱電化合物，本項目採用組合材料學方法，建立了基於放電等離子燒結和熱鍛退火的高通量製備技術，建立了基於掃描Seebeck探針顯微鏡的擴散偶樣品庫的電導率和Seebeck係數的高通量表征技術，以Ge-Sb-Te基化合物體系為研究對象，探究了熔融法和電漿活化燒結法等製備方法，製備出了組成和結構豐富多樣的塊體熱電材料組合樣品庫，進而通過對組合樣品庫中不同微區化學組成、晶體結構和熱電性能的分析，揭示了材料的組成-結構-性能之間的關係，實現了篩選出熱電性能優異的Ge-Sb-Te基新化合物的目的。在以上研究的基礎上確定了Ge33.1Sb13.7Te53.2及其附近組成為可能包含具有優異熱電性能的化合物，通過塊體材料驗證Ge38Sb10.3Te51.7在所製備樣品中表現出最優異的熱電性能，在773 K時ZT取得最大值1.35。本研究拓展了組合材料學研究方法的套用領域，促進組合材料學理論及技術的發展，為新熱電化合物體系的探索和最佳化提供一種快速、高效和低成本的新途徑，對加快新熱電材料的開發和熱電發電技術的套用具有重要意義。
