[发明专利]一种热电材料的制备方法和设备以及热电材料

权利要求书

1.一种热电材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将热电材料母料块体或粉体装入挤压模具中；

(2)将挤压模具置于真空气氛中在加热下施加压力，使热电材料母料通过挤压模具挤出而获得所述热电材料，

其中，所述挤压模具包括变径部分和垂直部分，其特征在于，所述变径部分由半锥角依次减小的至少两个锥段构成，或者所述变径部分的侧壁为弧形。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，两个相邻锥段之间的半锥角之差为5°～20°，优选地，每个锥段的小端直径与大端半径之比为1:1.3～1:3，优选地，所述垂直部分的直径与所述变径部分的最大直径的直径之比为1:2～1:5，优选为1:2.5～1:4。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述热电材料的化学式为(Bi_1-xSb_x)₂(Te_1-ySe_y)_3+z，其中x为0～1，y大于0小于0.3，z大于-0.5小于0.5，任选地包括选自Cu、Pb、I、Br、SbI₃和S中的一种或多种掺杂元素。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其中，步骤(2)中所述真空气氛的真空度为1Pa以下；优选地，加热的温度为320℃～490℃；优选地，挤出的时间为0.5～8小时，优选为1～4小时；优选地，挤出的压力为50～200MPa，优选为70～150MPa；优选地，挤出的速度为0.1～5mm/min。

5.一种用于制备热电材料的设备，所述设备包括：真空腔体、挤压套件、加热装置和承料腔，

其中所述挤压套件位于所述真空腔体中，所述加热装置用于加热所述挤压套件，所述承料腔与所述挤压套件的出料端相连用于接收挤压套件中挤出的物料，

其中，所述挤压套件包括挤压柱、套筒、挤压模具和支撑台，所述挤压模具的内腔包括变径部分和垂直部分，其中，所述变径部分由半锥角依次减小的至少两个锥段构成，或者所述变径部分的侧壁为弧形。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述半锥角为大于0°至80°，优选地，两个相邻锥段之间的半锥角之差为5°～20°。

7.根据权利要求5所述的设备，其中，每个锥段的小端直径与大端半径之比为1:1.3～1:3。

8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述垂直部分的直径与所述变径部分的最大直径的直径之比为1:2～1:6，优选为1:2.5～1:4。

9.根据权利要求5所述的设备，其中，所述垂直部分与所述变径部分的高度之比为1:4～2:1。

10.一种热电材料，所述热电材料包括Bi、Sb、Te和Se中的两种或两种以上元素，其特征在于，所述热电材料采用权利要求1于4中任一项所述的制备方法制得或者采用权利要求5至9中任一项所述的设备热挤压制得，所述热电材料沿压力方向抗压强度为195MPa，沿压力方向功率因子为30～50μW cm^-1K^-2，室温热电优值为0.80～1.1。