Cu基电子-离子混合导体中界面调控与输运性能开题报告

全文总字数：5603字

1. 研究目的与意义（文献综述）

热电材料是一种利用材料的赛贝克效应和泊尔贴效应实现热能与电能之间直接相互转换的新能源材料，可广泛用于废热回收发电和热电制冷等。近年来，电子-离子混合导体由于具有电子晶体-声子液体的输运特性，表现出优异的热电性能，但是材料中快速迁移的离子导致材料稳定性差，特别是在温度场和电流场的作用下，因此，如何抑制材料中离子迁移并保持优异的热电性能是电子-离子混合导体热电材料研究的重要方向。本课题拟采用第二相工程和界面修饰来优化材料的热电性能、抑制离子电导并提高其稳定性，研究不同的第二相、界面结合状态对cu基电子-离子混合导体热电材料的离子、电子、热输运性能的影响规律，同时提高其热电性能和稳定性。

热电材料及相应的热电转换技术因其能实现热能与电能间的直接转换，在解决日益突出的环境污染与能源短缺等问题方面将发挥重要作用。围绕着“电子晶体-声子液体”新理念下的快离子导体热电材料，结合电子、声子及其输运过程理论分析可知，快离子导体热电材料的研究中主要需要平衡三方面的矛盾：

（i）材料制备技术与热电性能间的矛盾，需要保证材料优异热电性能的同时开发快速、高效、节能及环保的材料制备技术；

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备： 用自蔓延、熔融、淬火、退火结合sps烧结的方法制备不同的第二相、界面结合状态的cu基电子-离子混合导体；

材料表征：微结构表征，试样的相组成通过粉末x射线衍射法（xrd，panalytical: empyrean, cu k）确定；烧结后块体的微观结构通过场发射扫描电镜（fesem，hitachi su-8020）和高分辨透射电镜（hrtem，jem-2100f）观测。热电性能表征，电导率（s）和seebeck系数（a）是在cta型热电性能测试仪上测量得到；致密化pas烧结；密度d利用archimedes原理采用排水法测得。

3. 研究计划与安排

第1－7周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第8－10周：按照设计方案，探索和优化制备cu基电子-离子混合导体热电材料的工艺过程，得到合适的合成工艺条件。

第11－12周：制备不同第二相和界面结合状态的cu基电子-离子混合导体热电材料。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 左磊, 付高升, 于良耀. 用于车辆尾气热能回收的热电材料和热喷涂工艺[j]. 汽车安全与节能学报, 7(2): 135-150(2016).

[2] 董辉, 王爱华, 冯军胜, 等. 烧结过程余热资源回收利用技术进步与展望[j]. 钢铁(2014).

[3] 陈林根, 孟凡凯, 孙丰瑞, 等. 热电发电技术回收钢铁工业余热节能潜力分析[j]. 钢铁研究, 41(6): 41-43(2013).