Self-propagating high-temperature synthesis for compound thermoelectrics and new criterion for combustion processing.
Self-propagating high-temperature synthesis for compound thermoelectrics and new criterion for combustion processing.
复制标题
复合热电材料的自蔓延高温合成及燃烧加工新标准
DOI：
10.1038/ncomms5908
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发表时间：
2014-09-16
影响因子：
16.6
通讯作者：
Uher, Ctirad
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Su, Xianli;Fu, Fan;Yan, Yonggao;Zheng, Gang;Liang, Tao;Zhang, Qiang;Cheng, Xin;Yang, Dongwang;Chi, Hang;Tang, Xinfeng;Zhang, Qingjie;Uher, Ctirad
现有的热电(TE)材料的合成方法仍然局限于时间和能量密集型的多步骤过程。在这里，我们证明了基本上所有的化合物热电材料都可以用一种称为自蔓延高温合成的燃烧过程，以最低的成本在几秒钟的时间尺度上以单相的形式合成。我们在Cu2Se上演示了这种方法，并总结了其他材料的关键反应参数。我们提出了一个新的基于经验的燃烧反应可持续性标准，其中绝热温度代表燃烧波通过时反应化合物上升到的最高温度，必须高到足以熔化较低熔点组分。我们的工作为超快速、低成本、规模化生产TE材料开辟了一条新的途径，并为燃烧过程提供了新的见解，极大地拓宽了利用该技术成功合成材料的范围。
The existing methods of synthesis of thermoelectric (TE) materials remain constrained to multi-step processes that are time and energy intensive. Here we demonstrate that essentially all compound thermoelectrics can be synthesized in a single-phase form at a minimal cost and on the timescale of seconds using a combustion process called self-propagating high-temperature synthesis. We illustrate this method on Cu2Se and summarize key reaction parameters for other materials. We propose a new empirically based criterion for sustainability of the combustion reaction, where the adiabatic temperature that represents the maximum temperature to which the reacting compact is raised as the combustion wave passes through, must be high enough to melt the lower melting point component. Our work opens a new avenue for ultra-fast, low-cost, large-scale production of TE materials, and provides new insights into combustion process, which greatly broaden the scope of materials that can be successfully synthesized by this technique.
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