硒化亚铜机械性能的改善及其热电参数的调制

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanjian2009
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目前,能源紧缺、能源利用率低以及能源在使用过程中造成的污染问题严重制约着经济与社会的发展。因此,清洁的可持续利用能源成为各国学者关注的热点。热电材料作为一种绿色环保的能源转化材料,可以实现热能和电能的直接转换,同时实现零排放,无污染。具有广泛的应用前景。  多数热电材料的成本较高且含有对人体有害的元素,不易大规模使用。P型Cu2Se热电材料具有独特的晶体结构,是一种潜在的“声子液体-电子晶体”特征的热电材料,Cu2Se因其天然的层状结构而具有相对较低的热导率具有很好的热电性能。另外,Cu和Se元素没有毒性,且在地球上的储量相对较为丰富。因此,Cu2Se热电材料受到国内外学者的广泛关注。  本论文采用高温熔融法、高能球磨法和热压烧结法相结合的制备技术制备Cu2Se样品。通过元素掺杂的方法改善了Cu2Se高温机械性能并优化了其热电性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征技术分析讨论了Cu2Se合金相关热电参数变化的原因。  通过掺杂Mn元素,掺入过量Cu元素等手段,在改善Cu2Se高温机械性能的同时极大的提高了材料的热电性能,最终Cu1.955Mn0.0075Se样品在873K时ZT达到了1.3,使得材料软化的温度提高了约30K;按质量比掺入9%Cu的Cu2Se在960K时ZT达到了2.4,这主要得益于额外Cu的掺入诱导材料产生了第二相,同时细化了晶粒,使得微观结构散射声子的能力增强,从而降低了热导率,并且仍然具有较好的机械性能,没有产生明显高温软化现象,使得材料软化温度提高了约100K,这主要是因为Cu的掺入改善了Cu元素在样品中分布均匀的情况。
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