Наноструктурированные термоэлектрические материалы для температур 200-1200 К, полученные искровым плазменным спеканием

Наноструктурированные термоэлектрические материалы для температур 200-1200 К, полученные искровым плазменным спеканием

Широкое применение термоэлектричества сдерживается низкой эффективностью термоэлементов, которая в основном определяется термоэлектрической добротностью термоэлектрических материалов (ТЭМ), используемых для их изготовления. В настоящее время основным направлением увеличения добротности является снижение фононной теплопроводности ТЭМ за счет их наноструктурирования. В работе исследован фазовый состав и тонкая структура нанодисперсных порошков ТЭМ с применением просвечивающего электронного микроскопа JEM-2100. Элементный состав исходных компонентов для синтеза ТЭМ, измельченных порошков и объемных наноструктурированных ТЭМ (НТЭМ) определен с помощью растрового электронного микроскопа JSM-6480LV. Разработаны способы и оптимизированы режимы получения нанодисперсных порошков и НТЭМ на основе BiTe, SbTe, PbTe, GeTe и SiGe с рабочими температурами в интервале 200-1200 К. Порошки получены с использованием шаровой планетарной мельницы. Средний размер областей когерентного рассеяния в порошках находится в пределах 12-47 нм. Объемные НТЭМ изготовлены компактированием порошков искровым плазменным спеканием. Показано, что области когерентного рассеяния в объемных образцах увеличиваются по сравнению со структурой порошков в среднем в 2-3 раза и составляют от 20 до 120 нм. В НТЭМ за счет снижения теплопроводности установлено увеличение параметра ZT от 10 до 20 % по сравнению с ТЭМ, получаемыми классическими методами и не имеющими наноструктуры.
Штерн Максим Юрьевич
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Поделиться