[发明专利]一种具有超塑性的Ag2

说明书

本发明公开一种具有超塑性的Ag₂Se纳米超细晶热电材料，该材料的物相结构为单一低温正交相，晶粒形貌为均匀等轴晶，而且平均晶粒尺寸在0‑200nm之间，尺寸波动范围在50nm以内。本发明中具备这种特征的Ag₂Se纳米超细晶热电材料可通过研磨‑球磨‑冷压或研磨‑热处理‑冷压等制备工艺获得，从而达到Ag₂Se纳米超细晶热电材料的潜在超塑性要求。该材料的超塑性变形条件是：变形温度在相变点(407K)以下，60‑120℃之间，应变速率在10^‑5‑10^‑4s^‑1之间。在该条件下，上述材料可实现优异的超塑性变形，压缩应变超过80％，且不会发生任何明显破坏现象。本发明所公开的具有超塑性的Ag₂Se纳米超细晶热电材料巧妙的解决了Ag₂Se材料的力学性能很差、抗变形能力较差、可靠性不好等问题。

技术领域

本发明属于柔性无机半导体材料制备技术领域，具体涉及一种超塑性的Ag₂Se纳米超细晶块体材料的制备方法。

背景技术

在材料科学领域，过渡金属硫族化合物因其具有特殊的光电性质及化学特性引起了研究者的广泛兴趣，继而带动了过渡金属硫族化合物制备技术的发展。在众多过渡金属硫族化合物中，化合物Ag₂Se一直是受到人们广泛关注的物质之一。Ag₂Se是窄能隙半导体材料，在131℃(407K)附近发生可逆相变，即低温正交相向高温立方相的转变。在相变前后，Ag₂Se的电输运性质发生明显突变，其原因是能带结构的显著变化。使得该化合物可应用于制造热可切换阻带的光子晶体。

研究表明，低温正交相Ag₂Se可以改变巨磁阻效应表现显著的温度，以至于其在室温亦能观察到。Ag₂Se半导体材料在热-电能源转换领域同样占据十分重要的地位，属于一种优良的块体材料。利用块体转换理论，Ag₂Se块体材料可以将工业与生活废热直接转换成电能，具有无传动部件、体积小、无噪音、无污染、可靠性好等优点，在汽车废热回收利用、工业余热发电等领域有着巨大的应用前景。高温相Ag₂Se属于快离子导体，当Ag₂Se处于407K以上的高温相时，该化合物的晶体结构是由Se原子架构的一套硬晶格和一套Ag原子组成的软晶格组成。Se原子晶格为体心立方结构，Ag离子可在Se原子组成的框架中自由迁移，因此该化合物因具有优异的电导率而被称为快离子导体，也称为固体电解质。高温相Ag₂Se已广泛应用于电子、能源、机电一体化等工业领域。

目前，通过化学法、固相烧结法、复合合成工艺甚至脉冲磁控溅射等特殊工艺合成Ag2Se块体材料，都不可避免的伴随着化学污染、有毒有害、性能较差、可靠性较差等诸多问题。例如，化学合成法经常伴随着有毒、耗时、耗能、污染环境等问题，固相烧结法也有耗能、成分偏失、结构偏差等问题。研磨合成法节时简便，但力学性能较差，脆性较大，结构尺寸不均匀等问题十分突出。由于超塑性成型压力小、工序少、可精密成型且成型件质量好等优点，且具有质量轻、硬度高的特点，在航空航天、交通、建筑、电子等领域得到了广泛的应用。目前尚没有报道具有超塑性的Ag₂Se纳米超细晶热电材料及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种具有超塑性的Ag₂Se纳米超细晶热电材料，超塑性性能优异，解决了Ag₂Se块体半导体材料机械力学性能很差的问题。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

具有超塑性的Ag₂Se纳米超细晶热电材料的元素组成为Ag和Se，两者化学计量比为2：1，物相结构为低温正交相Ag₂Se，且相组成单一，无任何杂相；晶粒为均匀等轴晶，平均晶粒尺寸在0-200nm之间，晶粒尺寸波动范围在50nm以内。