合金導(dǎo)熱系數(shù)如何測量？

PbTe-Ge和PbTe-Ge1-xSix合金導(dǎo)熱系數(shù)的測量

在碲化鉛材料PbTe-Ge和PbTe-Ge1-xSix中，通過調(diào)整Ge和Si的含量可以很容易調(diào)節(jié)合金的導(dǎo)熱系數(shù)。 右圖結(jié)果是在25oC到320oC溫度范圍內(nèi)獲得。圖A顯示Ge不同的含量對PbTe的晶格導(dǎo)熱系數(shù)有很大的影響。在整個溫度范圍內(nèi)，隨著Ge含量的降低，晶格導(dǎo)熱系數(shù)降低。另外，在上述體系加入Si元素后，晶格導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)一步降低（圖B）。當(dāng)Ge和Si的混合比例不變，將Ge0.8Si0.2含量降低時，可以看到類似的行為(圖C)。圖D顯示當(dāng)Ge-/Ge- si的比例為5%時能夠得到最佳晶格導(dǎo)熱系數(shù)。

方鈷礦（Skutterudite）熱電性能研究

四方晶型方鈷礦材料(Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3因其高的電子遷移率以及塞貝克系數(shù)，很有潛力成為具有較高ZT值的高性能熱電材料。這類材料中，未填充的CoSb3基方鈷礦由于固有的高熱導(dǎo)率會降低ZT值，往往不被看好。然而，這類材料內(nèi)部往往包含一些空穴，我們可以利用這些空穴，將一些低配位的離子（一般來說是稀土離子）插入。從而在材料內(nèi)部產(chǎn)生一些晶格聲子散射源來改變材料熱導(dǎo)率，在不降低材料電導(dǎo)率的同時來降低熱導(dǎo)率。這就使得這類材料表現(xiàn)得像PGEC（聲子玻璃，電子晶體）。這種想法的提出是為了提升材料的ZT值，途徑分為兩部分：負(fù)責(zé)熱導(dǎo)的聲子部分需要表現(xiàn)得跟玻璃類似（高的聲子散射率——降低熱導(dǎo)率），而負(fù)責(zé)電導(dǎo)的電子部分則需要表現(xiàn)得與晶體類似（很低的散射率——維持高的電導(dǎo)率）。 

結(jié)果討論：我們研究了550℃以內(nèi)，引入納米粒子層到La0.9CoFe3Sb12對其熱導(dǎo)率的影響。計算熱導(dǎo)率時所用的比熱容是由DSC 404F1 Pegasus測得。用Wiedemann-Franz關(guān)系計算了電子熱導(dǎo)率，并用總熱導(dǎo)率與其相減，得到了晶格熱導(dǎo)率。在452℃時，材料ZT值達(dá)到峰值，并且，在摻有5% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米復(fù)合材料時，材料的ZT值得到最大的提升，比沒有摻雜的對照樣提升了15% 左右。結(jié)果表明，納米復(fù)合材料的引入，能夠優(yōu)化方鈷礦類熱電材料，在一個較寬的溫度范圍內(nèi)，降低熱導(dǎo)率，提升ZT值。

相關(guān)設(shè)備

差示掃描量熱儀

閃射法導(dǎo)熱儀

塞貝克系數(shù)測量儀