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洛克泰克专栏:漫谈高温高压技术在热电材料研发领域的应用

时间:2024-05-11 发布:洛克泰克仪器 来源:洛克泰克仪器

摘要: 随着社会发展与科技的进步,人类对生活质量的要求逐渐提高,传统化石燃料由于其燃烧时会产生多种有害气体,对环境造成污染,为了缓解此类问题,研究开发新能源材料,提高能

随着社会发展与科技的进步,人类对生活质量的要求逐渐提高,传统化石燃料由于其燃烧时会产生多种有害气体,对环境造成污染,为了缓解此类问题,研究开发新能源材料,提高能量转换效率受到了许多人的关注。热电转换技术时一种能够实现热能与电能直接转换的技术,对可持续发展有着重要的意义目前可使用的热电材料的zT值在1-2左右,效率只在10%左右,有着非常大的研发空间。


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目前Bi2Te3基合金是目前在近室温区热电性能最为优异的热电材料之一,其商业化程度最高,已被应用于便携式冰箱、空调座椅、可穿戴设备等,其制备的主要方法为熔炼、烧结、球磨等常压合成方法,但存在制备周期长、生产能耗高、易污染样品等问题,并且性能的提升同样遇到了一定的瓶颈,寻找一种合适的合成方法与性能改进方法成为了研究热点

 

压力在新物质合成过程中具有不可替代的作用,当物质合成过程中施加高压时,可能会产生新材料和新结构,当与温度共同作用时,可能会保留样品在高压下的部分性质和状态,在调控材料的微观结构和性能方面作用明显,与传统合成方法相比具有提高掺杂效率、细化晶粒尺寸和制造晶体缺陷等优点是开发高性能材料的重要途径因此研究其对调整热电性能的有效性是十分必要的。

 

通过高温高压制备的Bi2Te3具有合成周期短,重复性好、致密度高和能调节晶体结构等优势,具有优异的热电性能,为提高热电转换器件的热电转换效率发挥重要作用。

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掺杂半导体被认为一种良好的热电材料(Bi1‐xSbx)2(Se1‐yTey)是近几年来比较火的商用热电材料。高温高压对新型笼形化合物有着显著的影响,可以有效、均匀的掺杂,从而影响其塞贝克系数和功率因数,提高材料的热导率。

 

高压条件下使原子排列更加紧密,不同原子之间的接触的机会大大增加,使之更容易形成常压下难以合成的材料,从而拥有独特的性能。

 

高温高压技术不仅仅在热电材料领域有所应用,其更加广泛的应用于许多方面,超硬材料的合成(CBN,硬度仅次于金刚石),高能量密度材料(五唑阴离子盐),超导材料(富氢材料)等都有着一定的研究进展。材料新相的发现与新物质的合成大大提高了人们对于材料的认识,高温高压作为一种极端条件,其独特的环境条件必将被广泛应用。

 

湖北洛克泰克是中国高温高压设备制造商,精耕高温高压领域11年,先后开发了100吨、300吨活塞圆筒装置,1000吨、1500吨大腔体压机,实现了该领域的全面国产替代


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RTK-PC-2高温高压活塞圆筒装置

 

其高压设备可以达到20Gpa、2000℃以上,能够在较长时间内实现温度与压力的自动调节,可以更精密地控制实验条件,提供稳定可靠的压力与温度实验环境,可以进行钻石的合成与改色实验、地学、材料等方面的研究。