多尺度结构CoSb3基复合材料异质界面设计构筑与性能调控

批准号:
51374078
项目类别:
面上项目
资助金额:
82.0 万元
负责人:
王连军
依托单位:
学科分类:
E0413.粉末冶金与粉体工程
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
柯福佑、郜剑英、王明辉、朱娟娟、顾士甲、孙素萍、吴兴国
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中文摘要
热电材料在工业废热发电等领域具有广阔的应用前景。然而热电材料较低ZT值是制约制其应用的主要因素。低维化和纳米化是实现电、声输运特性的协同调控从而优化热电性能,是当前热电材料领域的一个重要研究方向。由于低维纳米热电材料短期内要实现大规模商业化应用还存在很多问题。如何将低维热电材料中的结构特征和物理效应复制到块状热电材料中,以加快热电转换技术大规模商业化应用的进程,是当前高效热电材料研究的前沿热点。本研究提出了采用超低温冷冻研磨技术合成高质量CoSb3基纳米热电粉体,然后引入不同物理特性纳米粒子构筑异质界面层降低热导率,在烧结过程中通过温度分离制备出具有多尺度微纳结构提高其载流子输运能力,重点研究异质界面层与多尺度微结构对热电性能的影响机制,预期获得高性能CoSb3基热电材料,为其它热电材料的制备提供借鉴。
英文摘要
Thermalelectric(TE) materials can be used to convert waste heat to electricity,thus thermoelectric technology has therefore arouse worldwide interest in many fields. Low-dimensional and nanosized structure is thought to enhance properties of TE materials, which attract a great deal of attentions. However, it is not practical for large-scale commercial use for these low-dimensional TE materials. How to produce the bulk TE materials with nano-structure and excellent physics properties of low-dimensional TE materials is the hotspot research. In this project, a novel method, cryogenic grinding, for the preparation of CoSb3 based nano-sized powders are given. The nano-sized particles with different physical properties will be introduced to construct hetero-interface of bulk materials for reducing thermal conductivity, and the hierachical-structured bulk materials with high carrier concentration can be prepared by temperature separation during sintering process. The effect of hetero-interface and hierachical-structure on properties of bulk materials will investigated in detail, which will provide some suggestions for preparing other TE materials.
热电材料在工业废热发电等领域具有广阔的应用前景。然而热电材料较低 ZT值是制约制其应用的主要因素。多尺度结构包括低维化和纳米化实现可电、声输运特性的协同调控,从而优化热电性能是当前热电材料领域的一个重要研究方向。由于低维纳米热电材料短期内要实现大规模商业化应用还存在很多问题。如何将低维热电材料中的结构特征和物理效应复制到块状热电材料中,以加快热电转换技术大规模商业化应用的进程,是当前高效热电材料研究的前沿热点。. 本项目采用冷冻研磨技术成功的制备了具有纳米尺度的高质量CoSb3热电材料粉体,并结合放电等离子体快速烧结工艺成功的制备了具有多尺度结构的热电块体材料。实现了小批量制备具有纳米尺度的热电材料粉体和块体材料微结构的可控制备。在上述研究基础上进一步选用不同种类不同性质的纳米粉体进行了复合热电材料的制备和研究,揭示了烧结制备过程低维结构和复合结构的形成机制,确定了低维结构复制到块体材料结构中的技术路线,实现了微结构的设计与可控制备,建立了粉体和块体复合材料的制备科学技术,获得了具有良好热电性能的热电器件。在本项目的资助下,研究组在Advanced Functional Materials、Nano Energy、Acta Materialia、Scripta Materialia等高水平期刊上发表研究论文13篇, 申请国家发明专利2项,其中1项已授权,参与编写一部专著(负责一章),同时培养研究生8名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Preparation of AgNPs/ Ca3Co4O9 Nanocomposites with Enhanced Thermoelectric Performance
增强热电性能的 AgNPs/ Ca3Co4O9 纳米复合材料的制备
DOI:10.1016/j.mtcomm.2015.12.001
发表时间:2016
期刊:Materials Today Communications
影响因子:3.8
作者:Yunzhi Lin;Suping Sun;Qihao Zhang;Hongwei Shen;Qin Shao;Lianjun Wang;Weihui Jiang;Wan Jiang
通讯作者:Wan Jiang
DOI:--
发表时间:2016
期刊:中国材料进展
影响因子:--
作者:吴兴国;周蓓莹;周振兴;沈宏伟;王连军;江莞
通讯作者:江莞
Preparation of 1-D/3-D structured AgNWs/Bi2Te3 nanocomposites with enhanced thermoelectric properties
具有增强热电性能的 1-D/3-D 结构 AgNWs/Bi2Te3 纳米复合材料的制备
DOI:10.1016/j.actamat.2014.03.070
发表时间:2014-07
期刊:ACTA MATERIALIA
影响因子:9.4
作者:Zhang Qihao;Ai Xin;Wang Weijie;Wang Lianjun;Jiang Wan
通讯作者:Jiang Wan
Preparation of bulk AgNWs/PEDOT:PSS composites: a new model towards high-performance bulk organic thermoelectric materials
块状AgNWs/PEDOT:PSS复合材料的制备:高性能块状有机热电材料的新模型
DOI:10.1039/c5ra05551b
发表时间:2015-05
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Liu Yuan;Song Zijun;Zhang Qihao;Zhou Zhenxing;Tang Yijing;Wang Lianjun;Zhu Juanjuan;Luo Wei;Jiang Wan
通讯作者:Jiang Wan
One-pot fabrication and thermoelectric properties of Ag nanoparticles-polyaniline hybrid nanocomposites
银纳米颗粒-聚苯胺杂化纳米复合材料的一锅法制备及其热电性能
DOI:10.1039/c4ra02136c
发表时间:2014
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Wang Weijie;Sun Suping;Gu Shijia;Shen Hongwei;Zhang Qihao;Zhu Juanjuan;Wang Lianjun;Jiang Wan
通讯作者:Jiang Wan
耐深海高压微晶玻璃的组分设计、结构与性能关系及制备技术研究
- 批准号:U22A20125
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:255.00万元
- 批准年份:2022
- 负责人:王连军
- 依托单位:
基于介孔粉体原位增加烧结驱动力实现低温制备高性能陶瓷及应用探索
- 批准号:52073058
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2020
- 负责人:王连军
- 依托单位:
原位生长碳管复合热电材料的制备及其器件
- 批准号:51871053
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:王连军
- 依托单位:
高能态微米尺度粉体的低温烧结制备细晶陶瓷与致密化过程研究
- 批准号:51672041
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:王连军
- 依托单位:
基于同步辐射研究分子筛有序无序转变过程机制及其块体玻璃的发光性能
- 批准号:11179028
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:48.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:王连军
- 依托单位:
金纳米晶复合新型块体玻璃的低温烧结制备及非线性光学性能研究
- 批准号:51072033
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:37.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:王连军
- 依托单位:
国内基金
海外基金
