理想单晶锑化钴热电材料本征抗断性能的微观模拟开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

人类活动离不开能源,随着人类活动特别是近代以来全球工业的不断发展,传统不可再生能源日益消耗,面临枯竭的危险。同时,由传统能源带来的环境问题日益严峻,能源问题和环境问题已经成为21世纪主要的社会问题,因此,开发新能源迫在眉睫,也是现实所需。新能源的开发离不开能源材料的发展,而热电材料作为环境友好型的能源转换材料具有很好的研究价值。热电材料具有三个效应,即Seebeck效应,Pettier效应,Thomson效应,利用这三种效应制作的温差发电器,将工业余热,垃圾焚烧热等转化为电能;制作的热电制冷器尺度小,质量轻,无噪音,无污染。这些对可持续发展及环境保护有着重要的意义。

热电材料的性能以无量纲热电优值ZT来表征,ZT值越大表明材料的热电性能越好(ZT=α2σT/K),热电材料的性能主要与Seebeck系数α,热电材料的电导率σ及热电材料的热导率K有关,且这几个参数相互关联共同决定热电材料的性能,改变一个系数导致其他两个系数发生改变,因此ZT值的优化是研究热电材料的重要研究方向。随着科技的不断发展和人们对热电研究的逐渐重视,热电材料的研究有了很大的突破。在对热电材料的研究上主要有两大研究方向,一是开发新型块体热电材料,二是研究低维热电材料。近几年来,大量研究将块体热电材料与低维热电材料相结合,开辟微纳复合材料这一热点研究的新方向。微纳复合材料将低维或纳米材料填充进块体热电材料的孔隙中,解决低维或纳米材料成本高,技术复杂的缺点,同时提高块体热电材料的性能。

具有Skutterudite晶体结构的方钴矿热电材料是中温区高效热电材料,在热电应用方面有很大的应用前景。方钴矿热电材料基本化学式为AB3(A为金属元素,如Ir,Co,Rh,Fe等;B是V族元素,如As,Sb,P等),CoSb3便是最具代表性的Skutterudite化合物。CoSb3为立方晶格结构,空间群Im-3(204),一个晶胞含有8个CoSb3,共32个原子,原子占位为Co:(0.25, 0.25, 0.25); Sb:(0 ,0.3348, 0.1570)。

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