SiC泡沫陶瓷热电性能的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 魏薇 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-01-31 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 张劲松 |
| 关键词 | SiC泡沫陶瓷 Seebeck系数 电阻率 热导率 热电优值 |
| 其他题名 | Investigation of Thermoelectric Properties of SiC Foam |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 热电材料是能将热能与电能直接相互转换的一类功能材料。寻找能够显著提高热电转换效率的方法，使温差发电和电制冷技术可与传统发电和制冷技术竞争，是当前和今后相当长时期内，热电材料领域的国际竞争热点。本实验室在前期研究中发现， 泡沫SiC陶瓷比块状SiC陶瓷的热电性能有显著的提高，这一结果暗示着改变材料的宏观几何结构可能是提高材料热电性能的一条新途径，明确这一途径的有效性，从而得到提高泡沫结构热电材料性能的可行方法是非常重要的。本文利用可控溶渗反应烧结法制备SiC泡沫陶瓷，通过系统研究宏观结构、筋结构以及泡沫结构尺寸等因素对SiC泡沫陶瓷热电性能的影响，得到以下主要结论： 宏观结构对SiC泡沫陶瓷热电性能影响的研究结果表明：(1) SiC泡沫陶瓷的Seebeck系数明显大于SiC块状陶瓷的Seebeck系数；(2) 当SiC陶瓷的宏观结构由块状变为泡沫状时，由于热导率与电导率的下降不同步，使得SiC泡沫陶瓷的热电性能得到了明显的改善；(3) 通过与添加5%wtSi的SiC块状陶瓷的热电性能比较，进一步肯定了三维连通网络结构能够显著提高SiC陶瓷材料的的热电性能。宏观几何结构的改变为提高材料的热电性能提供了一条新的思路。 筋结构对SiC泡沫陶瓷热电性能影响的研究结果表明：(1) SiC泡沫陶瓷的Seebeck系数和电导率随筋层数的增加而增大；(2) 具有三层筋结构(外层Si/SiC层/Si芯)SiC泡沫陶瓷的热电功率因子具有最大值。筋结构的多层化有利于SiC泡沫陶瓷电学性能的提高，也为其热电性能的改善提供了条件。 Si含量(8%、15%、45%、60%)对SiC泡沫陶瓷热电性能影响的研究结果表明：(1) 当温度高于250℃时，SiC泡沫陶瓷的Seebeck系数随着Si含量的增加而增大；(2) SiC泡沫陶瓷的电阻率随Si含量的增加急剧下降。在整个测量温度范围内，Si含量为60%的SiC泡沫样品的热电功率因子最高，热电性能最优异。 泡沫尺寸因素对SiC泡沫陶瓷热电性能影响的研究结果表明：(1) 当SiC泡沫陶瓷的体积分数由30%增大到50%时，样品的Seebeck系数减小、电阻率降低、热导率增大，三者的综合作用导致SiC泡沫陶瓷的热电性能随体积分数的增加而减小。体积分数为30%时，SiC泡沫陶瓷的热电性能最好。(2) 随着孔径尺寸(2mm、1mm、0.1mm)的减小，SiC泡沫陶瓷的Seebeck系数、电导率和热导率都增大。SiC泡沫陶瓷的热电优值随孔径尺寸的减小而增加，即孔径为0.1mm的SiC泡沫陶瓷的热电优值最大，热电性能最优异。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 103 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16851]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 魏薇. SiC泡沫陶瓷热电性能的研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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