MA-SPS制备CoSb_,3_和RE_,x_Co_,4_Sb_,12_的热电性能及其(19)

北京工业大学工学博士学位论文

目前国内外对热电材料的研究主要有以下几个方面：

（１）从理论计算角度，利用能带理论和无机材料的导电理论，通过计算材料的Ｓｅｅｂｅｃｋ系数和电导率及导热系数，优化材料的成分、结构等，在更大范围内寻找热电品质因子（ｚ）更高的热电材料。这方面包括探索新材料和对已有的热电材料进行原子取代和掺杂。

（２）从材料制备工艺、显微结构等对材料热电性能的影响方面．特别是薄膜材料、超晶格材料及纳米材料制备及其热电性能，从而尽可能地提高和改善现有热电材料的性能。

（３）研究已发现的高性能热电材料，使其达到稳定的使用性能，拓宽其使用温度区域，不断提高热电转换效率，以达到实用化水平。

目前研究的热电材料主要有Ｉｖ族元素及固溶体、ＩＶ族、Ｖ族及稀有金属的硫系化合物，以及ＩＩＩ．ＩＶ族化合物，其中研究比较成熟的有ＢｉＴｅ合金、ＰｂＴｅ合金、ＳｉＧｅ合金等。它们的品质因子ｚ值随温度变化，每种热电材料都有各自的适用工作温度范围，ｚ值的差别也很大。出于ｚ、４ｒ对于叮。。同样重要，因此采用温区最宽的ＳｉＧｅ制作的热电转换器效率最高，ＰｂＴｅ次之，ＢｉＴｅ最低。此外由于热损失的存在，转换效率还与输出功率有关，因为材料各自的适用温区不同，使它们只能用于不同的输出功率区间。目前对超晶格热电材料、高温热电材料的研究较多。热电材料的研究方向仍然是研制新型材料、提高热电转换效率和降低材料制备成本等旧。

近几十年来研究的许多热电材料，在３００Ｋ～１３００Ｋ范围内ＺＴ（ｚ为热电品质因子，丁为温度）都小于或接近１，理论上虽然没有Ｚ产１的极限，但实验中很少有材料的ｚｒ值超过１，现有的研究表明，稀有金属的硫系化合物和富硼化物有可能在高温时使ＺＴ＞Ｉ［１３ｌ

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比较有应用价值又有较好应用前景的热电材料主要有以下几种：

（１）（Ｂｉ，ｓｂ）２（Ｔｅ，ｓｅ）３类材料：是研究最早也是最成熟的热电材料，其晶系为三角晶系，晶胞内原子数为１５个，其Ｓｅｅｂｅｃｋ系数大而且热导率较低，热电优值ｚ产１左右，目前大多数热电制冷元件都是采用这类材料。这类材料通过掺杂有可能获得ＺＴ＞Ｉ的热电材料№４”。

（２）Ｂｉｌ一。Ｓｂ。系固溶体［４２１１２