《Bi2Te3基高性能塊體熱電材料的高壓製備》是依託吉林大學，由賈曉鵬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Bi2Te3基高性能塊體熱電材料的高壓製備
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賈曉鵬
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熱電材料是一種能夠將熱能和電能進行直接轉換的綠色能源轉換材料，在能源、環境、國防等關鍵領域具有重要套用。Bi2Te3基熱電材料是低溫區（300-500K）高性能熱電材料的典型代表。近年來，通過納米化手段已顯著提高了其熱電性能。儘管目前Bi2Te3基熱電材料在固態製冷和溫差發電等領域已得以廣泛套用，但低轉換效率仍是限制其大規模套用的關鍵問題。近年來，高溫高壓（HPHT）合成技術在製備高性能塊體熱電材料方面已顯示出其獨特的優勢，得到了國際上的高度關注。本項目將採用HPHT合成技術並結合摻雜，圍繞最佳化設計的(Bi,Sb)2(Te,Se,S)3基熱電材料體系進行系統地研究。揭示高壓下該類材料的晶體結構、電子結構、微觀組織結構(晶粒尺寸、晶界、緻密度等)等的變化對電聲輸運特性的影響機制和規律。最終通過對該類體系熱電材料電聲輸運性能的綜合最佳化，獲得塊體Bi2Te3基熱電材料性能的突破。
結題摘要
熱電材料是一種能夠將熱能和電能進行直接轉換的綠色能源轉換材料，在能源、環境、國防等關鍵領域具有重要套用。Bi2Te3基熱電材料是低溫區（300-500K）高性能熱電材料的典型代表。本項目藉助高溫高壓製備技術開展了Bi2Te3及其摻雜體系熱電材料的高溫高壓製備科學方面的研究，對所製備的材料進行了摻雜成分、晶體結構和微觀組織的表征，並系統研究了合成壓力、摻雜量、微觀組織、晶體結構等對其熱電特性的影響機制和調製規律。具體研究內容包括：①發展了高壓合成熱電材料的創新技術；② 研究了Bi2Te3的高溫高壓合成及其熱電性能隨合成壓力的調製規律；③研究了合成壓力和摻雜量對Sb摻雜Bi2-xSbxTe3體系材料熱電性質的協同調製規律；④研究了合成壓力對高溫高壓製備的Bi2Te3不同溫度下的熱電輸運性能的最佳化；⑤研究了高溫高壓製備的BiSbTe3塊體材料的熱電輸運性質與晶體生長機制。獲得的重要研究成果包括：闡明了合成壓力、摻雜成分和摻雜量、亞穩相結構和不同微觀組織結構對Bi2Te3基熱電材料電聲輸運特性的影響和作用機制；揭示了高溫高壓製備技術合成Bi2Te3基熱電材料中電聲輸運規律；製備出了最高ZT值為1.4，並具有良好熱穩定性和機械強度的Bi2Te3基塊體熱電材料；相關研究成果已發表在Cryst.Eng.Comm., Chemical Physics Letters, Materials Letters等國際權威學術刊物上，其中已發表標註本項目資助編號的SCI論文14篇。相關研究成果還在2011年度和2012年度中國材料大會熱電材料與套用分會上，及2013年度的12th IUMRS International Conference on Advanced Materials國際會議上分別作了特邀報告、口頭報告和牆報交流，國內外相關專家和學者對我們的研究成果和先進的製備技術給予了充分肯定。
