玻璃态窄带隙碲基热电材料的制备与性能研究
批准号:
51271160
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
王利民
依托单位:
学科分类:
E0106.金属低维与亚稳材料
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
李子敬、龚宏祥、陈泽明、高燕琴、张亚奇、涂文康
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中文摘要
研究表明材料的纳米化能够有效地降低热电材料的热导率进而提高其热电性能。这预示着具有无序结构特征的非晶态有可能为制备新型高性能的热电材料提供新的思路。本项目针对窄带隙碲基合金提出开展玻璃转变与玻璃态热电性能的实验研究,探索制备高性能玻璃态碲基热电材料的新途径。研究思路是:基于材料的熔化熵从合金的组分选择入手、通过构建碲化物共晶体系实现窄带隙碲基合金的玻璃化转变;并通过对电导率的调控来提高热电性能。为此,将从组成、热力学与动力学等方面分析窄带隙碲基合金的玻璃形成能力,建立玻璃形成基本规律;实验标定玻璃化转变与玻璃态的结构弛豫和晶化动力学特征,阐明相变路径并解释其热稳定性;探讨热导率随玻璃态弛豫与晶化的变化规律;从合金自身组分的调控与外来原子掺杂两个方面入手改善碲基合金的电导率。项目的开展将为理解窄带隙碲基合金的玻璃化转变、开发具有高热电性能与高热稳定性的玻璃态热电材料提供实验与理论依据。
英文摘要
The preparation of nanoscaled thermoelectric materials has showed a remarkable enhancement of thermoelectric properties by effectively suppressing the thermal conductivity. This implies that amorphous states with structural disordering would provide an alternative strategy for the development of novel thermoelectric materials with remarkable properties. This proposal will focus on the experimental studies the glass transition behaviors and the thermoelectric properties of narrow-band-gap Te-based alloys in order to exploit new routes in preparing glassy Te-based thermoelectric materials. Studies will start with component selection of alloys where the entropies of fusion of Te-based compounds and eutectic systems are emphasized to explore the glass transition. Glass transition thermodynamic and kinetic parameters are characterized to interpret the glass transition features and the glass forming ability of Te-based alloys. The kinetics involved in structural relaxation and crystallization of the glassy alloys is studied to clarify the thermal stability in terms of the phase transition routes. The dependence of the thermal conductivity on the relaxation and crystallization will be intensively investigated. The electrical conductivity will be modified by tailoring the concentration of components as well as the doping of other atoms. The studies will provide experimental and theoretical references for the understanding of the glass transition of narrow-band-gap Te-based alloys together with the exploitation of new glassy thermoelectrical materials.
本项目根据申请书中的研究规划对玻璃态窄带隙碲基热电材料的制备与性能开展了的系统研究。围绕窄带隙碲基半导体材料的非晶化,我们提出综合考虑热力学与动力学共同作用这一思路,成功设计了新型Ga2Te3-SnTe碲基非晶体系,并确定了其玻璃形成区间,分析了其玻璃转变特征。利用晶化动力学方程对其晶化机制、热稳定性及析出相进行了分析研究。对块体(Ga2Te3)34(SnTe)66玻璃的烧结工艺及其热电性能进行了进一步的优化改良,获得了具有极低热导率和较高Seebeck系数的潜在应用价值的高性能玻璃态热电材料。拓宽了碲基非晶半导体的研究范围,为热电材料的发展提供了更多的选择。相关结果发表SCI收录论文23篇,其中包含J. Applied. Phys.、J. Non-Cryst. Solids、J. Chem. Phys.等期刊。国内外学术会议邀请报告12次。2013和2015年作为中方组织者与意大利比萨大学联合举办学术研讨会2次。
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
DOI:10.1063/1.4933425
发表时间:2015-10
期刊:The Journal of chemical physics
影响因子:--
作者:Wenkang Tu;Zeming Chen;Xiangqian Li;Yanqin Gao;Riping Liu;Li-Min Wang
通讯作者:Wenkang Tu;Zeming Chen;Xiangqian Li;Yanqin Gao;Riping Liu;Li-Min Wang
DOI:10.1016/j.intermet.2015.12.009
发表时间:2016-04
期刊:Intermetallics
影响因子:4.4
作者:Linran Zhao;Zijing Li;Yanqin Gao;H. Bo;Ying-Dan Liu;Li-Min Wang
通讯作者:Linran Zhao;Zijing Li;Yanqin Gao;H. Bo;Ying-Dan Liu;Li-Min Wang
DOI:10.1063/1.4825398
发表时间:2013-10
期刊:The Journal of chemical physics
影响因子:--
作者:Yanqin Gao;Wenkang Tu;Zeming Chen;Yongjun Tian;Riping Liu;Li-Min Wang
通讯作者:Yanqin Gao;Wenkang Tu;Zeming Chen;Yongjun Tian;Riping Liu;Li-Min Wang
Melting entropy and its connection to kinetic fragility in glass forming materials
玻璃成型材料的熔化熵及其与动力学脆性的关系
DOI:10.1016/j.jallcom.2016.11.255
发表时间:2017-03
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Pengfei Li;Peng Gao;Yingdan Liu;Li-Min Wang
通讯作者:Li-Min Wang
Unveiling the dependence of glass transitions on mixing thermodynamics in miscible systems.
揭示混溶系统中玻璃化转变对混合热力学的依赖性
DOI:10.1038/srep08500
发表时间:2015-02-17
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Tu W;Wang Y;Li X;Zhang P;Tian Y;Jin S;Wang LM
通讯作者:Wang LM
基于金属间化合物的熔化熵和振动熵指导非晶合金成分设计的新策略
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:王利民
- 依托单位:
基于热力学与动力学关联建立非晶成分设计热力学指导的研究
- 批准号:51871193
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:王利民
- 依托单位:
二元分子体系在过冷液态与玻璃态中二级(beta)弛豫动力学的常压与高压研究
- 批准号:11474247
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:王利民
- 依托单位:
具有玻璃形成能力的金属与小分子两类共晶体系的热力学特征
- 批准号:51071138
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:王利民
- 依托单位:
过冷液态醇的德拜型介电弛豫及其热力学关联
- 批准号:10804093
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:王利民
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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