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纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性

张忻  马旭颐  张飞鹏  武鹏旭  路清梅  刘燕琴  张久兴  
【摘要】:采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末,结合机械合金化和放电等离子烧结技术,在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi_2Te_3块体材料,并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响.SEM,TEM分析结果表明,以纳米粉末为原料,通过有效控制工艺条件,可以制备出具有纳米层状结构Bi_2Te_3合金块体材料,同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构;热电性能测试结果表明,具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比,热导率大幅度降低,在423 K附近,热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK,晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK,表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存,有利于进一步提高声子散射,降低晶格热导率.其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT),达到0.74.

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