Пріоритетним напрямком світових наукових досліджень є розробка енергозберігаючих технологій, створення ефективних відновлювальних джерел енергії. При цьому на одне із перших місць виходять дослідження, пов’язані із перетворенням теплової енергії в електричну.
Ефективність термоелектричних матеріалів визначається термо-електричною добротністю (ZT), котра пов’язана з коефіцієнтом Зеєбека, питомою електропровідністю, коефіцієнтом теплопровідності та абсолютною температурою. Зазначимо, що найбільш поширені сучасні термоелектричні генератори працюють на основі матеріалів, для яких ZT~(0,6 – 1,0). Тому збільшення даного параметра до значень ZT~(1,5 – 2,0) дозволить суттєво розширити область використання термоелектричних перетворювачів [1].
Основними шляхами отримання матеріалів з високим значенням ZT є пошук нових матеріалів або модифікація властивостей вже відомих. Серед матеріалів, що тепер використовують для виготовлення термогенераторів, слід відзначити плюмбум телурид (PbTe), для якого в нелегованому стані ZT~(0,7 – 0,8). Проте, основні його параметри можна ефективно змінювати шляхом легування та створення твердих розчинів. Особливо перспективною домішкою є сурма, яка заміщуючи йони свинцю віддає електрон у його зону провідності, що зумовлює ріст концентрації вільних електронів та питомої електропровідності. У твердих розчинах PbTe-Sb2Те3 термоелектричні влас-тивості можна додатково покращити за рахунок зменшення теплопровідності внаслідок розсіювання фононів на точкових дефектах кристалічної гратки.
У роботі проведено оптимізацію технологічних основ синтезу і формування термоелектричних зразків на основі PbTe легованих Sb і Ві методом пресування порошкоподібного матеріалу із фракціями мікро- та нанорозмірів, які спричинюють утворення значної кількості внутрішніх меж для додаткового розсіювання фононів. Однак, для поліпшення термоелектричних властивостей матеріалу потрібно не лише зменшити теплопровідність, але й підвищити коефіцієнт Зеєбека. Цього можна досягнути, якщо навколо зерен PbTe розмірами (0,4 – 1,0) мкм формувати струмопровідні наноканали шляхом введення частинок колоїдного срібла. Встановлено, що введення наночастинок Ag розмірами (40 – 60) нм не тільки зменшує теплопровідність до (0,08 – 0,2) Вт/м·К, але й призводить до підвищення коефіцієнта Зеєбека до 320 мкВ/К внаслідок додаткового дроселювання електронів на бар’єрах, сформованих наночастинками срібла.
Список літератури:
1. І.В.Горічок, Л.І.Никируй, М.О.Галущак, М.А.Лоп’янко, Т.С.Семко, О.Л.Соколов. Структура і властивості матеріалів на основі систем Ag-Pb-Sb-Te з високою термоелектричною добротністю // Фізика і хімія твердого тіла. – Т.17, №1, 2016. – с.114-129.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter