铜基热电材料中铜迁移表征方法的研究及应用

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangrc123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热电材料是利用热电效应实现热能与电能之间直接转换的一类材料,具有无污染、无噪音、稳定性高等优点。随着“电子晶体-声子液体”理论的提出,铜基热电材料由于其特殊的结构和优异的热电性能,受到广泛的关注。但铜基热电材料在电流作用下存在铜离子沿电流方向迁移并在电流流出端析出的问题,不仅会影响材料与电极的接触,也会使材料性能恶化,严重限制了铜基热电材料的应用。因此,对电流作用下铜基热电材料中铜迁移问题的研究具有重要意义。  目前对热电材料中铜迁移的研究较少,主要存在以下几方面的问题:i.目前仅观察到样品表面铜析出的现象,而没有更系统深入的研究;ii.无有效表征材料中铜迁移情况的方法;iii.目前观察到铜迁移析出的材料仅限于Cu2S和Cu2Se,其他铜基材料是否也有相似的铜迁移特性还未知;iv.铜迁移的机理和原因尚不清楚,也无合适的方法抑制材料中的铜迁移。  针对以上问题,本课题提出了一种能表征铜基热电材料中铜迁移性能的测试方法,研究了几种典型的铜基热电材料在电流作用下的稳定性,并对Cu-S体系材料在电流作用下的稳定性和热电性能进行了详细研究。主要的研究内容及结论如下:  1.通过分析铜基材料电导率与铜含量的关系,创新性地提出通过表征在电流作用下材料电阻变化研究材料中铜迁移情况的方法;通过改装热膨胀仪(DIL),成功搭建了表征热电材料中铜迁移的仪器;并通过调节不同测试条件,根据其对结果的影响,对测试方法进行优化。与传统测试离子迁移率的方法相比,该方法不仅操作简单,而且测试条件更接近热电材料的工作环境。  2.利用上述测试方法,对典型铜基热电材料在电流作用下的稳定性进行了表征。发现CuInTe2和CuGaTe2两种类金刚石结构的材料在不同温度及电流密度作用下均无明显铜迁移发生。而具有类液体性质的Cu2S和Cu2Se,在电流作用下都存在不同程度的铜迁移。Cu2S在室温下无明显变化,但具有快离子导体性质的高温六方相和立方相在电流作用下均存在明显铜迁移;Cu2Se在室温相及温度较低的立方相无明显变化,但当温度升高至850 K时,在电流作用下材料在短时间内即发生明显的铜迁移。  3.对Cu2-xS体系的研究发现,材料中铜含量越少,材料在电流作用下越稳定。六方相中,铜含量降至Cu1.90S时,材料在电流作用下无明显铜迁移;立方相中,铜含量降至Cu1.96S时,无明显铜迁移。该变化规律及结论对Cu2-xS体系材料中Cu迁移机理的研究具有重要意义。  4.提出通过Fe掺杂优化Cu2-xS材料的热电性能和稳定性。Cu1.90Fe0.0325S在950 K的zT值达到1.4,具有优异的热电性能,且保持了基体材料Cu1.90S在电流作用下良好的稳定性。这为进一步探索抑制铜基材料中铜迁移提供了可行的研究思路。
其他文献
三羟甲基乙烷,是一种重要的化学中间体和精细化学产品,可以与有机酸反应生成单酯或多酯;与醛、酮反应生成缩醛、缩酮;与二异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯等,其用途广泛,市场需求情况良好。因此,如何高效并且简单地合成、分离纯化三羟甲基乙烷十分值得研究。三羟甲基乙烷合成研究的主要目的是提高反应的转化率,其实验主要研究各种实验条件对反应的影响,从而得到最佳实验条件。另外,反应产物分离纯化的技术水平对于降低生产成本
学位
目的 统计分析急性脑梗塞和脑出血病人依达拉奉联合用药组与普通用药组在治疗七天后血清SOD 及HCY 含量变化,以及病人出院时的疾病恢复情况及转归,观察依达拉奉在急性脑梗塞
会议
该论文首次在倒相法的基础上添加不同种类无机粉料制备多孔复合PVDF-HFP隔膜,并用于锂离子电池中.该工艺与现在工业化生产普遍应用的Bellcore技术相比,操作较为简单、成本相