熱電材料研究現(xiàn)狀及應(yīng)用

熱電材料的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用主要內(nèi)容熱電材料簡介及原理熱電材料種類與研究現(xiàn)狀熱電材料的應(yīng)用熱電材料簡介及原理熱電材料(又稱溫差電材料)是一種利用固體內(nèi)部載流子的運(yùn)動實現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，主要用于熱電發(fā)電和制冷。熱電效應(yīng)與熱電性能

熱電效應(yīng)是溫差引起的電效應(yīng)和電流引起的可逆熱效應(yīng)的總稱。熱電效應(yīng)包括3種相關(guān)聯(lián)的效應(yīng)：Seebeck效應(yīng)、Peltier效應(yīng)和Thomson效應(yīng)。熱電材料性能的優(yōu)劣用熱電優(yōu)值來表示，即：Z=S2σ/κ其中：S為Seebeek系數(shù)，σ為電導(dǎo)率，κ為熱導(dǎo)率。不同環(huán)境溫度下材料的Z值不同，因此人們習(xí)慣上用熱電優(yōu)值和溫度之積ZT這一無量綱量來表示熱電材料性能的好壞。材料的ZT值越大，熱電性能越好，熱電轉(zhuǎn)換效率就越高。熱電材料種類與研究現(xiàn)狀方鈷礦型熱電材料方鈷礦(Skutterudite)是一類通式為AB3的化合物，其中A是金屬元素，如Ir、Co、Rh、Fe等，B是V族元素，如P、As、Sb等。方鈷礦(Skutterudite)化合物是立方晶系晶體結(jié)構(gòu)，具有比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。一個單位晶胞包含了8個A島分子，共32個原子，每個晶胞內(nèi)還有兩個較大的籠狀孔隙。半導(dǎo)體金屬合金型

熱電材料半導(dǎo)體金屬合金型熱電材料以Ⅲ、Ⅳ、V族及稀土元素為主，目前研究比較成熟。已用作熱電設(shè)備的材料主要是金屬化合物及固溶體合金。如：Bi2Te3／Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrSi等。氧化物及鈷酸鹽類類熱電材料氧化物熱電材料具有使用溫度高、不怕氧化、無污染、使用壽命長、制備方便等優(yōu)點，因此在中溫區(qū)熱電發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用潛力很大。此外，氧化物熱電材料還具有原料資源豐富，制樣時可在空氣中直接燒結(jié)，無需抽真空，成本費用低等方面的優(yōu)勢，在民用上有重要價值，因而備受人們的關(guān)注。目前此類熱電材料以過渡金屬氧化物為典型代表，如NaCo2O