《鈮酸鍶鋇基複雜結構氧化物材料的熱電性質研究》是依託山東大學，由劉劍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鈮酸鍶鋇基複雜結構氧化物材料的熱電性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉劍
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
熱電材料能夠實現熱能和電能的直接轉換，在製冷、回收廢熱發電等領域有廣泛的套用前景。探索低熱導和可在高溫區套用的新型熱電材料對於未來熱電材料大規模套用有重要意義。近期的研究表明，具有鎢青銅複雜結構的鈮酸鍶鋇材料表現出很好的熱電性能，而且電阻率和熱導率的關聯較小，是很有發展潛力的新型熱電材料。本項目組擬從三個方面深入研究此類複雜結構材料的熱電物性。在鍶（鋇）位、鈮位等不同位置進行元素摻雜改性，研究氧空位和元素摻雜對材料熱電性能的影響機制；採用不同的製備方法獲得一系列具有不同晶粒尺寸和晶粒取向的陶瓷，研究微結構對材料熱電性能的影響；將具有互補熱電物性的鈮酸鍶鋇和鈦酸鍶兩類材料複合，調控兩相的組分和微結構，獲得熱電性能較高的複合陶瓷。通過本項目的研究，製備出具有較高熱電性能的熱電陶瓷材料，並加深對鈮酸鍶鋇基陶瓷熱電物性機制的認識。
結題摘要
鈮酸鍶鋇是新型的氧化物熱電材料，具有熱導率低的優點。本研究採用還原燒結、二步燒結、熱壓燒結等方法製備了高質量的鈮酸鍶鋇陶瓷，並對其輸運特性、摻雜改性等進行了系統研究。發現：(1) 隨溫度升高，材料的電學輸運行為分別表現為極化子跳躍-費米液體-安德森局域行為。隨氧空位濃度的增大，費米液體行為的溫度區間逐漸較小，直至消失。(2) 熱導率在室溫附近隨溫度快速地增加，達到飽和值後基本不再隨溫度變化，在高溫區表現出類玻璃態的性質。這種特殊的熱學輸運性質與晶格的鐵電性轉變密切相關。(3) 氧位、Sr/Ba位電子施主摻雜和空隙填充均能有效地提高載流子濃度，增加電導率，從而提高材料的功率因子和熱電性能。(4) 材料晶格熱導率的大小主要由晶粒尺寸決定，摻雜元素種類影響不大 (5) 燒結方式和兩相複合能夠調控晶粒尺寸，從而調控材料的熱導率。上述結果明確了鈮酸鍶鋇材料熱電物性的影響機制，為進一步提升其熱電效率提供了實驗基礎和理論依據。
