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低成本、高性能的新颖热电化合物的研究
随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。
北京师范大学
2021-04-10
异质复合结构对n型BiAgSeS材料热电性能的显著强化
在可再生能源日益短缺及温室效应日趋恶劣的严峻形势下，Seebeck效应作为一种新的能源转化方式，可以有效地将日常生活及工业生产废热和不能被太阳能电池有效吸收的红外波段转化为亟需的电能，故而引起了科研工作者们的广泛关注。衡量热电材料能量转化效率的最重要的指标是其品质因子ZT(=S2σT/κ)，如何提高材料的品质因子是热电科研工作者们普遍关注的问题。 由于本征的纳米析出相以及价键非简谐性(bond anharmonicity)的存在, BiAgSeS具有非常低的本征热导率κ；然而，因其过低的载流子迁移率极大地限制了其功率因子S2σ。何佳清教授课题组巧妙地将在二维薄膜中广泛运用的调制掺杂(modulation doping)技术推广到三维块体BiAgSeS材料中，使用具有不同载流子浓度的异质晶粒构建三维复合结构，从而极大地提升了该材料中的载流子迁移率，使得功率因子S2σ相对于均匀掺杂的对照样品提升了约87%，进而显著地提升了BiAgSeS材料的热电转化效率。文章结合了透射电子显微术和理论计算对在n型BiAgSeS三维块体复合材料中运用调制掺杂改进载流子迁移率的物理机制做了深入的探讨；该工作对调制掺杂技术在三维块体热电材料中的广泛运用颇具启发意义。
南方科技大学
2021-04-13
一种基于碳材料蒸发发电的热电转换装置
本发明公开了一种基于碳材料蒸发发电的热电转换装置，该装 置包括壳体、绝热层、导水结构、循环工质、蒸发发电层和电极；其 中，壳体与上密封结构、下密封结构一起构成密闭腔体，密闭腔体的 顶端作为冷端，底端作为热端；循环工质与蒸发发电层设置在腔体内， 循环工质与蒸发发电层接触；蒸发发电层竖直设置，两个电极分别设 置在蒸发发电层的上下端面；下端面的电极与密闭腔体的热端之间存 在间隙；导水结构位于密闭腔体内，用于引导冷凝后的循环
华中科技大学
2021-04-14
一种简易式光伏-光热-热电综合利用系统
（专利号：ZL 201510161810.X） 简介：本发明公开了一种简易式光伏-光热-热电综合利用系统，属于太阳能利用领域。本发明包括支撑架、聚光装置、集热发电组件和热水收集装置，所述的聚光装置和集热发电组件安装在支撑架上，聚光装置中装有平面反光镜，所汇聚光线照射在集热发电组件外表面，集热发电组件中设有集热水箱，该集热水箱通过输水管与热水收集装置连通，在水箱两侧分别设置有发电用光伏组件和热电组件。本发明简化了集热发电组件的内部构造和系统
安徽工业大学
2021-01-12
国际领先的牙体硬组织原位修复及脱敏材料
" 随着社会文明程度的提高，人类越来越重视口腔健康和牙齿相关疾病的防治，全球口腔医学材料及器械市场高达200亿美元，年增长率超过10%。项目团队基于临床需要，研制了一系列APD生物医用高分子材料，具有防治牙齿敏感症、原位修复牙体硬组织等多种功能。拥有完全自主知识产权，并已完成动物实验等临床前研究，项目团队已经完成初步融资，正在进行产业化开发。 "
四川大学
2021-04-10
一种深大泥浆坑原位分步固化处理方法
本发明公开了一种深大泥浆坑原位分步固化处理方法，先使用浅层固化的方法对上部泥浆层进行固化处理，使其形成坚硬固化层；然后在上部固化层上按设计挖孔，利用高含水率泥浆的良好流动性，使泥浆在固化层的自重压力挤压作用下由形成的孔道溢出于固化层表面，而原先形成的固化层也随之下沉；待溢出泥浆达到一定深度，再对溢出泥浆进行固化、挖孔，使新的固化层下沉并挤压出其下部泥浆，如此循环操作，直至所有泥浆完成固化处理。本发明原位处理泥浆，解决了因场地条件限制不能清除外运处理泥浆的难题，同时节省了挖掘、运输和堆放泥浆的费用，避免了在此过程中对环境造成破坏；只需在表面进行固化处理，施工快捷方便，缩短工期，降低工程造价。
东南大学
2021-04-11
原位自生TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料
钛及钛合金具有密度小、强度高、耐高温、耐低温、耐腐蚀、非磁性、线膨胀系数小等多种优点，特别是其比强度，在已有的材料中几乎是最高的，因此，钛主要应用在航空领域中以降低飞行器重量。随着科技的发展，原来的钛合金在某些方面已经不能满足现代航空、航天的需求。钛基复合材料既保持了钛的优良性质又具有比钛更高的比强度和比模量，可望成为航空航天与其它高技术领域中重要的结构材料。其中，原位自生复合材料，增强相是通过外加的化学元素之间发生化学反应而生成的。与传统的外加法制得的复合材料相比，原位自生钛基复合材料表现出以下优点：制备工艺简单，可以用钛合金传统的冶炼和加工的设备制备大尺寸的钛基复合材料，因此易于工业化生产；增强体和基体在热力学上稳定，因此在高温工作时，性能不易退化；避免了外加法带来的界面污染等问题；原位生成的增强相在基体中分布均匀，表现出优良的机械性能。而TiC和TiB共同的特点是：熔点高，比强度、比刚度高和化学稳定性好；物理和机械性能优良；与钛基体之间的热膨胀系数差别小。因此TiC和TiB是钛合金中较为理想的增强体，通过本研究开发的原位自生的TiC或(TiC+TiB)增强钛基复合材料，具有优良的机械性能。 主要性能指标1.室温抗拉强度大于1300MPa；2.室温拉伸延伸率大于6.0%；3.600℃抗拉强度大于850MPa；4.600℃拉伸延伸率大于8.0%。
上海理工大学
2021-04-11
一种可以进行电化学光谱实验的原位池
本实用新型公开了一种可以进行电化学光谱实验的原位池，包括底座及原位池主体，原位池主体内部为空腔，主体上部开有与空腔连通的对电极插槽、工作电极插槽、参比电极插槽、进液孔和出液孔，在原位池主体正面开有凹槽，凹槽内开有透光孔，透光孔两端均黏上kapton胶带，从原位池主体正面向凹槽侧壁开有一个斜戳的入射光孔，与原位池主体正面呈45°。本实用新型的原位池极耐酸、碱，可以在酸性电解液中或者碱性电解液中进行各类催化剂的原位电化学光谱实验，不仅可以得到反应任一阶段的电化学数据和相应的光谱数据，而且可以得到任一电压下的电化学数据和光谱数据。
浙江大学
2021-04-13
钙钛矿光伏材料的生长机理原位的研究
随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，太阳能等绿色可再生能源近年来得到了广泛关注。伴随着光电转换效率的提升和生产成本的下降，太阳能电池愈加凸显其广阔的应用前景。有机无机杂化铅卤钙钛矿太阳能电池，作为新型太阳能电池的后起之秀，在短短七年内，光电转换效率从3.8%迅速增长到22.1%。虽然钙钛矿太阳能电池在效率上已经取得重大突破，但人们对于钙钛矿材料本身的生长机理以及薄膜形貌的形成机制研究还需要进一步加强，而基于此的研究对钙钛矿材料的深入认知以及相应的光电器件的应用具有重大意义。
北京大学
2021-04-11
廉价、高效的材料微、细观力学性能原位观察系统
对于各种颗粒、纤维增强复合材料，目前主要采用大规模的宏观力学实验寻找力学性能变化规律，进而为提高材料力学性能提供支持，实验繁杂，周期长，投入大。采用显微镜原位力学性能测试方法，对复合材料在各种外力作用下的破坏过程进行细观观测，有助于对填料、纤维的增强效果及其对复合材料力学性能的影响进行研究，进而探寻影响材料力学性能的主要因素，可大大节约开发成本，提高开发效率。但目前国内所具有的细观力学性能观测条件主要利用带有原位加载台的扫描电镜技术，该实验系统成本昂贵，国内仅有少数几家科研院所拥有此设备，主要适于科
北京理工大学
2021-01-12