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开发利用原料丰富、廉价、低毒的热电材料
运用大量的明场和高角暗场扫描透射电镜技术(ABF/HAADF-STEM)观测，意外发现SnSe的单晶晶格间存在着大量的间隙原子，模拟分析表明这些原子为Se原子；同时，亦发现大量Sn晶格位置的空缺。密度泛函计算结果表明这些点缺陷具有很低的形成能，电子探针成分分析亦从宏观方面证实了这种SnSe单晶确实偏离化学计量比。利用经典的Debye-Callaway模型，他们定量的证实了正是由于这种本征的偏离化学计量比的点缺陷的大量存在，大幅加剧了SnSe中高频声子的散射，从而造成了实验观测到的极低晶格热导率。
南方科技大学
2021-04-13
Sb2Te3(GeTe)n基热电材料
研究中发现，通过适当的退火工艺，可以有效调控Sb2Te3(GeTe)n基材料中阳离子缺陷的类型，该工作运用球差矫正电子显微镜的原位观测技术及高角暗场扫描透射电镜技术（in situ/HAADF-STEM）等, 通过比对退火前后的样品及在电镜下模拟退火过程，清楚地追踪到样品中阳离子缺陷由短程的点缺陷聚集演化成长程的面缺陷的过程，使得调控样品内载流子浓度降低到合适的程度，最终达到优化材料性能的目的。 该项工作使得Sb2Te3(GeTe)n基热电材料的总体性能大幅提升。据悉，热点材料优值ZT越高，其转换效率越高。在温度达到773K时，热电材料优值ZT达到了2.4，在323~773K较宽的工作温度区间内，材料的平均ZT高达1.51，能够满足中温区热电材料在商业应用中对性能的需求，有望解决Sb2Te3(GeTe)n基热电材料效率较低的问题。 本研究成果在目前热电材料亟待推广的低品位废热发电方向以及未来有可能实现的可穿戴自驱动电子器件与智能传感设备方面有较大的应用前景。
南方科技大学
2021-04-13
制备具有纳米级晶粒的块体热电材料
制备具有纳米级晶粒的块体热电材料。纳米级晶粒相比于传统的纳米级析出相在制备和热稳定性方面具有明显优势。何教授课题组从宏观、微观、理论计算等方面系统地研究了纳米级晶粒对提高热电性能的机理：高致密的纳米级晶粒不仅可以有效地阻碍声子传输，而且可以抑制不同载流子在高温段的相互抵消效应，从而极大地降低了热导率。此报道为提高材料的热电性能提供重要启示，对后续的研究起到重要的指导作用。 何佳清教授一直致力于使用透射电子显微镜等手段，研究材料的结构和性能的关联性，特别是热电材料的电子和声子输运及热学和电学性能。他与国内外一些知名大学的课题组合作成功解决了高性能热电材料制备中的一些关键技术问题。
南方科技大学
2021-04-13
低居里点轻质柔性自控温材料
该技术针对深空探测卫星减重控温的要求、寒冷状态下单兵作战人体和武器装备的保温需求以及需要温控系统的地面工作环境，重点解决轻质高效热控材料的制备及生产示范线建设等问题，突破了制约热控技术轻量化发展的关键新材料的生产和共性问题。 提出一种热稳定性好、轻质高效的恒温加热材料制备工艺，并在实验室条件下进行自动化生产线设计，得到材料可替代温控整套系统，可与现有的 PID 温控技术结合，提高热控系统的温控精度，满足其可靠性和自适应性需求。与传统热控系统相比，以自控温 材料为主要成分的温控组件，减重效果可达 90%。与国外同类产品相比，本团队研发的自控温材料具有相对较低的居里温度点（低 于 50℃）和较窄的温控区间，可在居里温度点附近迅速达到较高的 PTC 强度（超过 6），材料具有较好的柔韧性和环境适应性， 可根据使用环境的不同对其进行随意弯曲裁剪，在长期使用过程中能保持较高的热稳定性和温控精度。经测试，利用自控温材料 制备的温控组件能在模拟真空条件下，在卫星搭载安全电压（5V） 进行正常升温和温控，可用于深空探测中电子元器件的保温工作。
华南理工大学
2023-05-08
柔性闭孔珍珠岩建筑保温材料
小试阶段/n在建筑外墙节能保温材料中，聚苯泡沫板和颗粒、挤塑泡沫板、聚氨脂泡沫全是有机易燃物，不易与建筑基层结合，保温层易空鼓剥落，不耐老化，10~15年就需重施工；普通珍珠岩吸水率高，吸水率高达本体重的6～10倍，在吸水后保温效果大部分失去。制品干缩过大且抗冻性差。玻化闭孔珍珠岩克服了普通珍珠岩的缺点，但成本高，表面玻化层在运输和使用过程中易碎裂。本技术采用柔性有机包覆技术解决珍珠岩闭孔问题、珍珠岩闭孔脆裂问题、混凝土-闭孔珍珠岩结合性问题。主要特点：1、成本与玻化珍珠岩相当，性能与聚苯乙烯类似。
湖北工业大学
2021-01-12
轻质超薄碳纳米材料柔性全固态超电容
移动互联网时代，智能手机等设备的屏幕越做越大，研发可卷曲、可折叠的便携电子产品已成为趋势。然而，固定形状的电池限制了可折叠电子产品的发展，亟需开发相应的柔性储能器件。天津大学赵乃勤教授课题组与天津工业大学康建立教授合作，研发成功了迄今最薄的碳纳米材料薄膜超级电容器，其厚度仅为A4纸的三分之一（约30微米），柔韧、轻盈，是可穿戴设备的理想电源。
“轻质超薄”是这款超电容的显著特点。为获得高的器件综合性能，该研究团队从器件结构优化设计出发，使其兼具超高能量密度和功率密度。他们先采用化学气相沉积法一步制备了一种柔韧多孔碳纳米纤维/超薄石墨层杂化薄膜，再以固态电解质封装两片杂化薄膜得到全固态自支撑薄膜超电容。
该超电容厚度只有A4纸厚度的三分之一左右，且有很好的柔韧性。经过优化结构设计，该器件整体的体积能量密度和功率密度比目前已报道的同类超电容可以高出几个数量级，这对于空间有限的微电子器件来说尤为重要。该超电容每平方米重量仅为58克，未来可将多片超电容嵌入到衣服中，使得平时穿的衣服变成可以给电子产品供电的“电源”，穿在身上几乎不增加负重，且便于携带。
同时，整个器件还具有很好的抗变形性和循环稳定性，充放电循环5000次后电容量还保持在96%以上（而锂电池在充放电循环1000次左右后电极性质会发生变化，使用中会出现电量不足的情况）。此外，锂电池的安全问题也成为目前人们关注的重点，该超电容采用全固态设计理念，当其遭受撞击或者损坏时不会有液体外泄情况发生，极大程度上提高了产品的安全性。该超电容同时具备一般超电容使用寿命长、充放电速度快等优势，在可穿戴电子器件和微器件领域具有很好的应用前景，成果实现产业化后将会有力推进相关电子产业的升级换代。
天津大学
2023-05-12
方钴矿 CoSb3系热电材料的合成方法
本发明一种方钴矿系热电材料的合成方法采用钴、锑、铁、镍、锡的氯化盐或硝酸 盐作原料，在内衬聚四氟乙烯的高压釜中于 140-190o C 进行反应，经过滤洗涤后进行热 处理最终制得所需产物，因此本发明方法具有原料便宜易得、设备简单、合成温度低、 工艺简单易于实现控制、产物粒度细、纯度高等优点。为制备高效热电转换器件提供优 质材料。
同济大学
2021-04-11
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
一种微波快速合成-烧结制备TiNiSn热电块体材料的方法
（专利号：ZL 201510386310.6） 简介：本发明公开了一种微波快速合成‑烧结制备TiNiSn块体热电材料的方法，属于热电材料制备技术领域。本发明的一种微波快速合成‑烧结制备TiNiSn块体热电材料的方法，其步骤：原料配制和冷压成型，微波合成，TiNiSn热电合金的破碎、球磨和二次冷压成型以及微波烧结。本发明通过将微波合成与微波烧结相结合，并控制合成与烧结过程中的各种工艺参数，使TiNiSn热电材料的组织中原位析出纳米晶粒，从而显著降低TiNiSn热电材料的热导率，获得热电性能优越、组织和性能分布均匀且具有单一相的TiNiSn块体热电材料。
安徽工业大学
2021-04-11