功能材料—碲化铋.pptx

组员：杨志翔，汪可，陈俊;在一般状况下有两种同素异形体，一种是晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆，是与锑相似的；另一种是无定形粉末状，呈暗灰色。密度中等（6.240 g/cm3），熔、沸点较低（449.6 ℃、989.9 ℃)。 碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。 主要用来添加到钢材中以增加延性，电镀液中的光亮剂、石油裂化的催化剂、玻璃着色材料，以及添加到铅中增加它的强度和耐蚀性。 它是一种非金属元素，可它却有十分良好的传热和导电本领。碲和它的化合物是一种半导体材料。;铋为有银白色光泽的金属，质脆易粉碎；熔点271.3°C，沸点1560°C，密度9.8克/厘米3；;当碲和铋相化合时;碲化铋是一种灰色的粉末，分子式为Bi2Te3。 碲化铋具有较好的导电性，但导热性较差。是个半导体材料。;1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，在将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，发现一个接头变热，另一个接头变冷。这说明两种不同材料组成的电回路在有直流电通过时，两个接头处分别发生了吸放热现象。这就是热电制冷的依据。 塞贝克（Seeback）效应（第一热电效应） 帕尔帖效应（第二热电效应） 汤姆逊效应（第三热电效应） ;塞贝克（Seeback）效应，它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。 材料的塞贝克效应的大小，用温差电动势率α表示。材料相对于某参考材料的温差电动势率为 由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动势α pn等于α p与α n之差，即;帕尔帖效应（第二热电效应）;半导体制冷片（TE）也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，并且可以很方便的在制冷制热之间转换。应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。;1949年，苏联的Ioffe院士提出了半导体温差电的理论，同时在实际应用方面做了很多工作，到了50年代末期，Ioffe及其同事从理论和实验上证明利用两种以上的半导体形成固溶体，可使κσ减小，并发现了热电性能较高的制冷和发电材料，如Bi2Te3、PbTe、SiGe等固溶体合金，展示了通过新材料的研究开发实现热电性能提高的前景。 在50年代至60年代的热电材料研究热潮期间，对所有当时已知的半导体，半金属和许多合金的热电性能都进行了研究，发现室温下最好的热电材料是Bi2Te3及其固溶体合金，它的无量纲ZT值（T为绝对温度）约为1，用其制成的制冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入低潮有三十多年。;《纳米碲化铋化合物的溶剂热合成与热电性能》 褚　颖,王富强,王　忠,魏少红,蒋利军 (北京有色金属研究总院能源所 2010.4.17) 《碲化铋基热电薄膜制备及其热电性能研究》 穆武第 （国防科学技术大学 材料科学与工程 2009.3.30） ;热电材料研究的目的就是寻找具有高ZT值的热电材料和通过人工调制的方式进一步提高材料的ZT值。提高ZT值本质上就是提高α和σ的值而降低κ的值。;Bi2Te3基热电材料优化方法;Bi2Te3化合物为六面体层状结构，其热电性能是各向异性的，研究初期，为了提高材料的热电性能，研究者主要采用区域熔炼、布里奇曼等方法来制备具有一致取向的单晶材料。 V.S.Zemskov等采用czochralski法制备了Bi-Te单晶材料，采用不同的Sb成分掺杂，材料的最大ZT为1.35。 近些年有关Bi2Te3基块体热电材料结构优化主要集中在纳米结构，非晶结构以及在材料中引入新元素并使之与Bi2Te3材料形成一种插层化合物，增加声子的散射，降低材料的热导率。 ;Bi2Te3基块体热电材料的合成工艺主要集中在熔铸和机械合金化法。传统的熔铸方法制备Bi2Te3基块体热电材料时，液相到固相的转变过程中常常会出现成分偏析，加上熔融状态的Bi、Te等低熔点元素易挥发，不仅导致材料的利用率下降，且使材料的热电优值降低。 机械合金化能有效消除液相到固相转变时的成分偏析，避免Bi、Te等低熔点元素的挥发，最终得到均匀细小的组织。均匀的合金元素分布对应着较高的电导率，而细小的晶粒尺寸由于增加了长波声子的散射，降低了材料的热导率，最终提高了材料的热电优值。;成型是将热电材料制备成热电模块的工序，以往热电材料的成型基本上都是利用粉末冶金的方法，冷压后烧结成型，但是材料的热电性能始终得不到根本的提高。 为了提高材料的热电性能和力学性能，最近几年研究者尝试了许多新的成型工艺试图提高材料的热电性能和机械性能并取得了较好的效果，如热压成型、热挤压成型、脉冲电流烧结等。 ;热电薄膜热电薄膜材料的研究;量子??应对低维材