Наноструктурирование как способ повышения эффективности термоэлектриков
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2014 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. |
| ISSN: | 2226-1494 |
| Popis: | Обоснована актуальность термоэлектрического преобразования энергии. Показана перспективность использования наноструктур в качестве термоэлектрических материалов. Систематизированы и обобщены методы и результаты исследования объемных наноструктурных термоэлектриков на основе твердых растворов Bi-Sb-Te. Продемонстрированы способы получения наночастиц и их последующего спекания в объемный образец, результаты исследования структуры полученных материалов методами электронной микроскопии и рентгеновской спектроскопии, исследования механических свойств. Обсуждаются предложенные с участием авторов методы изготовления и свойства термоэлектрических нанокомпозитов, полученных с добавлением фуллерена, термически расщепленного графита, графена и дисульфида молибдена. Рассмотрены методы предотвращения рекристаллизации, методы измерения термоэлектрических свойств данных нанотермоэлектриков: электро-, теплопроводности, термоэдс и добротности. Теоретически исследованы факторы, влияющие на термоэлектрическую добротность, в том числе туннелирование носителей через зазор между нанозернами, дополнительное рассеяние фононов на границах нанозерен и энергетическая фильтрация носителей через барьеры. Установлены механизмы и пути увеличения добротности. Экспериментально подтвержден рост термоэлектрической добротности. Показаны физические механизмы увеличения термоэлектрической добротности за счет использования наноструктур. Увеличение термоэлектрической добротности означает расширение областей рационального применения термоэлектрической генерации энергии и термоэлектрического охлаждения. The urgency of thermoelectric energy conversion is proved. Perspectives of nanostructures usage as thermoelectric materials are shown. The authors have systematized and generalized the methods and investigation results of bulk nanostructure thermoelectrics based on Bi-Sb-Te solid solutions. Ways of nanoparticles fabrication and their subsequent sintering into a bulk sample, results of structure study of the received materials are shown by methods of electronic microscopy and X-ray spectroscopy, results of mechanical properties investigation. Methods of manufacturing suggested with the authors' participation and properties of thermoelectric nanocomposites, fabricated with addition of fullerene, thermally split graphite, graphene and molybdenum disulphide are discussed. Methods for prevention of recrystallization, measurement methods of thermoelectric properties of studied nanothermoelectrics are considered, including electric and thermal conductivities, thermoemf and the figure of merit. Factors that influence on thermoelectric figure of merit, including the tunneling of carriers through interfaces between nanograins, the additional phonon scattering on nanograin borders and the energy filtration of carriers through barriers have been theoretically investigated. Mechanisms and ways for improvement of the figure of merit are determined. Experimental confirmation for thermoelectric figure of merit increase is received. Physical mechanisms of thermoelectric figure of merit increase are shown by perceptivity of nanostructures utilization. The growth of thermoelectric figure of merit means an expansion of areas for rational application of thermoelectric energy generation and thermoelectric cooling. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|
