热电材料的研究现状及发展

随着能源的日益紧缺以及环境污染问题的日趋严重,热电材料作为一种热能和电能相互转换的功能材料受到人们的重视.系统阐述了传统热电材料和新型热电材料的研究现状,介绍了各系列热电材料的热电性能及适用范围等,指出了其今后的发展方向.     

Ba3Ca1+xNb2?xO9?δ复合钙钛矿型固体电解质性能研究

高温质子导体固体电解质Ba₃Ca_1+xNb_2?xO_9?δ化学性质稳定,中低温电导率较高,具有较好的应用前景。采用固相合成法制备得到了复合钙钛矿相的Ba₃Ca_1+xNb_2?xO_9?δ（x=0、0.10、0.18、0.30）材料。随着Ca掺杂量的增加Ba₃Ca_1+xNb_2?xO_9?δ样品的电导率先增加后降低,x=0.18的样品电导率最高。Ba₃Ca_1+xNb_2?xO_9?δ材料在含氢中的电子空穴迁移数较低,当温度低于750 ℃时,材料中质子导电为主;当温度达800 ℃后,材料中氧离子导电为主。x=0.10的样品质子迁移数最高,随着掺杂量的增加样品氧离子迁移数逐渐增大,质子迁移数逐渐降低。      

合成温度和配料组成对粉煤灰制备β-Sialon基复合材料的影响(英文)

以粉煤灰和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法成功制备出β-Sialon基复合材料。研究了加热温度和配料组成对合成过程的影响,分析了材料的生成过程。采用XRD和SEM手段表征了合成材料的相组成和显微结构。结果表明:升高加热温度,增大炭黑与粉煤灰的质量比均可以促进β-Sialon的生成;将炭黑与粉煤灰质量比为0.56的试样加热至1723K并保温6h,可以合成β-Sialon基复合材料;合成材料中β-Sialon多以粒状形式存在,平均粒径为2~3μm;β-Sialon基复合材料的生成过程包括O′-Sialon、X-Sialon和β-Sialon的生成及O′-Sialon和X-Sialon向β-Sialon的转化过程。     

氢含量对7075铝合金组织和性能的影响

采用井式电阻炉熔炼7075合金,制备不同氢含量的铝合金试样,研究了不同氢含量对7075合金组织和性能的影响.结果表明:随着铝熔体中氢含量的增加,导致熔体在凝固过程中形成气孔,产生大量的疏松和孔洞.随着氢含量从0.188 mL/100 g升到0.345 mL/100 g,7075合金抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别降...     

聚邻氯苯胺-纳米SiC/环氧树脂复合材料的制备与防腐性能

导电聚合物在金属腐蚀领域存在着潜在的应用前景。为获得防腐性能良好的聚邻氯苯胺(POCl)-nano SiC/环氧树脂复合材料,利用原位聚合法制备了盐酸掺杂态POCl-nano SiC复合改性材料。通过FTIR、UV-vis、XRD、TGA、XPS和SEM等分析手段对其结构、组成和形貌进行了表征。以POCl-nano SiC复合改性材料为填料,环氧树脂为成膜物质,在碳钢表面制备了POCl-nano SiC含量为3wt%、5wt%和8wt%的POCl-nano SiC/环氧树脂复合涂层,并通过SEM对涂层的断面形貌进行了观察。利用Tafel极化曲线和电化学交流阻抗谱研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的防腐性能。结果表明,POCl-nano SiC填充量为5wt%的POCl-nano SiC/环氧树脂复合涂层表现出较好的抗腐蚀性能,其腐蚀速率为2.78×10-3 mm/y,腐蚀保护效率高达90.45%。表明适量的POClnano SiC作为环氧树脂涂层的增强相,降低了涂层的孔隙缺陷,在腐蚀介质刺激下,能够在碳钢表面形成钝化保护层。Nano SiC粒子在涂层中充当着类似栅栏结构的屏障,从空间结构上阻止了气体分子和腐蚀溶液向金属基底的渗透。     

CaZr_(1-x)In_xO_(3-α)(x=0,0.05,0.10,0.15)质子导体的电学性能

采用固相反应法在1400℃合成了CaZr1-xInxO3-α(x=0,0.05,0.10,0.15)陶瓷粉体,在空气中1550℃,10 h对材料进行二次烧结.XRD物相分析结果确定合成后的样品中有CaZrO3和微量CaIn2O4存在.实验在600～850℃含水氩气中测量了样品的交流阻抗谱,计算出其电导率随温度变化的规律和电导激活能.在800℃时,CaZr1-xInxO3-α的电导率分别为4.64×10-7 S/cm(x=0)、3.06×10-4 S/cm(x=0.05)、3.89×10-4 S/cm(x=0.10)、3.93×10-4 S/cm(x=0.15).研究结果表明:对CaZrO3掺In能显著提高材料的电导率,降低电导激活能,掺杂量x0.1时,电导率增加变缓,并且电导率随温度的升高而增大.研究得到CaZr1-xInxO3-α的电导率与掺杂量的关系式.     

Zr_(0.92)Mg_(0.08)O_(1.92)和Zr_(0.92)Y_(0.08)O_(1.96)固体电解质的制备及性能

采用固相合成法在1 650℃分别合成了Zr0.92Mg0.08O1.92和Zr0.92Y0.08O1.962种固体电解质,其相对密度分别为96.19%和95.12%。XRD分析表明在Zr0.92Mg0.08O1.92和Zr0.92Y0.08O1.96固体电解质中均含有立方固溶体相,SEM分析表明2种材料微观结构致密。采用交流阻抗法分别测定了Zr0.92Mg0.08O1.92及Zr0.92Y0.08O1.96固体电解质在1 000~1 600℃的电导率。结果表明:随着温度的升高,Zr0.92Mg0.08O1.92固体电解质的电导率不断增大,但Zr0.92Y0.08O1.96的电导率在1 400℃时达到最大值(7.24×10—2 S/cm),随后降低;在1 000~1 450℃,Zr0.92Y0.08O1.96的电导率高于Zr0.92Mg0.08O1.92,在1 500~1 600℃,Zr0.92Mg0.08O1.92的电导率高于Zr0.92Y0.08O1.96。分析得到Zr0.92Mg0.08O1.92和Zr0.92Y0.08O1.96在1 000~1 450℃温度区间的电导激活能分别为1.61和0.20eV,在1 450~1 600℃温度区间的电导激活能分别为0.55和0.85eV。     

电磁水平连铸1560镍基合金的组织与性能研究

为提高1560镍基合金圆形铸锭的质量,采用电磁水平连铸方法对其进行生产实验,并对圆锭及其坯料再进一步轧制和冷拉所生产系列棒线材产品的组织与性能进行了研究。结果表明,该方法生产的1560镍基合金电磁铸锭的芯部由中心等轴晶组成,其溶质元素偏析程度明显降低,且常规水平连铸过程中常见的芯部裂纹、缩孔和疏松等缺陷也得到有效消除。该方法不仅取消了传统工艺中的铸坯退火、锻造及打磨等工序,而且还缩短了工艺流程,其产品成材率也由传统工艺时的70％提升到90％以上。     

硼掺杂镍酸锂的改性研究

采用共沉淀法制备了Ni(OH)₂前驱体材料,通过高温固相法制备了LiNiO₂和B掺杂LiNiO₂（B的摩尔分数为1%）,利用X射线衍射（XRD）、里特维尔德（Rietveld）精修、扫描电子显微镜（SEM）、恒流充放电测试、循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）对材料的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了系统性表征。XRD和Rietveld精修结果表明,LiNiO₂和B掺杂LiNiO₂均具有良好的层状结构,B因为占据在过渡金属层和锂层的四面体间隙位而导致掺杂后略微增大材料的晶格参数和晶胞体积,同时增大了LiO₆八面体的间距,进而促进锂离子运输。由于掺杂的B的摩尔分数仅为1%,LiNiO₂和B掺杂LiNiO₂均表现为直径10 μm左右的多晶二次颗粒,且一次颗粒晶粒尺寸没有明显区别。长循环数据表明B掺杂可以有效提高材料的循环容量保持率,经100次循环后,B掺杂样品在40 mA·g?1 电流下的容量保持率为77.5%,优于未掺杂样品（相同条件下容量保持率为66.6%）。微分容量曲线和EIS分析表明B掺杂可以有效抑制循环过程中的阻抗增长。      

Na_(1.4)Co_2O_4基热电材料的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Sr, Li和Cu的Na_1.4Co₂O₄基热电材料, 采用XRD分析了Na_1.4Co₂O₄基热电材料的相组成.通过DTA-TG曲线确定材料的预烧结和终烧结温度分别为450和850 ℃. 研究了掺杂量对Na_1.4Co₂O₄基材料电阻率、Seebeck系数和功率因子等热电性能的影响. 结果表明, 掺杂Li可降低Na_1.4Co₂O₄的电阻率, 掺杂 Sr和Cu使材料的电阻率增加; 掺杂Li和Cu可大幅度提高Na_1.4Co₂O₄的Seebeck系数和功率因子; 掺杂Sr的改善效果不显著, 掺杂Li的效果最好; 当Li掺杂量为0.40, Na_1.4Co₂O₄基热电材料的功率因子在15℃时达到最大值 7444.73 μW?m^-1?K^-2.