大块非晶材料热电性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

由于世界人口、经济和工业生产的快速增长,人类一直在通过燃烧越来越多的化石燃料来满足日益增长的电力需求。而工业生产与化石能源燃烧发电的过程中大量的热量损耗以废热的形式释放到大气中,如何使废热转化为可利用的清洁能源成为了人类关注的话题[1]。另一方面,电子产业的发展对微小、精确、可控、低震动低噪音的新制冷器件提出了需求,这是传统的制冷方式所不能满足的。

热电材料是一种可以直接进行热能与电能之间的转化的材料,具有无污染、寿命长、可靠体积小、噪音低、无机械传动等优点。这些优点使得热电材料在深空探测器、航天探测器、工业余热回收利用、太阳能高效光热-热电复合发电[2]与精密器件微区制冷等领域发挥着作用。然而热电材料也有其固有的缺陷,如热电转化效率低、使用范围窄、成本高等。如何提高其热电性能是热电材料研究的重点。

当下,提升材料的热电性能的方法集中在两方面,一方面是通过能带工程来最大化其功率因数,另一方面是通过纳米复合的手段来增强其声子散射以降低其热导率[3][4]。传统的降低热导率的方式有其局限性,而非晶材料有着较低的热导率[5][6],此外非晶材料还有着较高的seebeck系数与良好的机械性能。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

探索合适的块体非晶合金配方,制备块体非晶热电材料。研究不同的烧结参数对材料的微观结构与热电输运性能的影响。研究块体非晶热电材料微观结构与其电输运特性的关联。研究纳米颗粒复合对其微观结构与热电性能的影响,探索不同的复合比例对热电性能的影响。

2.2 研究目标

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3. 研究计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。初步探索几种合适的非晶合金配比,确定制备工艺,并完成开题报告。

第5-10周:按照确定的配比熔炼若干组样品,同时改变烧结参数制备多组非晶合金,进行结构表征与热电性能测试。

第11-12周:进行mno2纳米颗粒复合改性实验。

第13-14周:总结实验数据,完成并修改毕业论文。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] zhao w , liu z , sun z , et al. superparamagnetic enhancement of thermoelectric performance[j]. nature, 2017, 549(7671):247-251.

[2] 赵立东, 张德培, 赵勇. 热电能源材料研究进展[j]. 西华大学学报(自然科学版), 2015(1):1-13.

[3] gayner c , kar k k . recent advances in thermoelectric materials[j]. progress in materials science, 2016:330-382 .

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