[发明专利]一种热电复合材料及其制备方法在审
申请号: | 201810363889.8 | 申请日: | 2018-04-22 |
公开(公告)号: | CN108539002A | 公开(公告)日: | 2018-09-14 |
发明(设计)人: | 何宇;其他发明人请求不公开姓名 | 申请(专利权)人: | 佛山市领卓科技有限公司 |
主分类号: | H01L35/16 | 分类号: | H01L35/16;H01L35/18;H01L35/34;B82Y30/00;B82Y40/00 |
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地址: | 528000 广东*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 热电材料 多孔膜 表面形成纳米 热电复合材料 热电特性 热电系数 制备工艺 复合材料 基底 溅射 填充 制备 薄膜 | ||
本发明公开了一种热电材料的结构及其制备工艺,该热电材料采用多孔膜作为基底,然后在其上溅射热电材料。热电材料一部分填充与多孔膜的间隙中,然后在表面形成纳米级的薄膜。该复合材料的热电特性优异,热电系数高。
技术领域
本发明涉及热电材料领域,尤其涉及一种纳米级热电复合材料及其制造工艺。
背景技术
热电效应已经被用来制作热电偶。当物体两端温度不同时,物体中的载流子将顺着温度梯度由高温区向低温区扩散,致使低温区的载流子数目逐渐多于高温区,从而产生电势差、建立内建电场。与传统发电、制冷设备相比,利用热电效应及其逆效应制成的设备具有取用方便、设备简单、无噪声、无污染等诸多优点。然而,当前的热电材料普遍存在热电效应弱、电压低的问题,限制了其应用。人们不但研究新材料,来提高热电效应。中国发明专利CN 107737921 A提供了一种热电材料及其制备方法,通过含有Ni2+的化学镀液对Cu2ASe3热电粉末进行包覆,还原后得到具有Ni镀层的Cu2ASe3-Ni复合粉体,然后经过压制和两步加热烧结步骤,得到块状热电材料,加工时间短,制备量大,粉体包覆均匀,处理工艺简单,设备成本较低,适合规模化生产,所得热电材料热导率低、电导率高,ZT值有明显提升。
中国发明专利CN 101931043 A提供了一种具有柔性且热电转换效率较高的热电转换材料,所述热电转换材料包括一碳纳米管结构及一导电聚合物层。 该碳纳米管结构包括多个碳纳米管,所述导电聚合物层包覆在所述碳纳米管的表面。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供一种热点系数高的热电材料及其制造工艺,以推动热电材料的产业化。本发明的目的是提供一种多孔膜/A2B3-xFex热电薄膜复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案及具体制备过程如下:
(1)将多孔膜进行超声清洗、干燥。
(2)将清洁处理后的多孔膜置于磁控溅射样品室,溅射A2B3-xFex;所用溅射靶材为块体A2B3-xFex,溅射真空度高于1× 10-3Pa,工作气体为0.4~0.8Pa的高纯氩气,样品室温度为100℃~150℃,沉积功率为10~20W,样品支架旋转速度为60~100转/分钟。在溅射过程中,会有大量的A2B3-xFex的晶体生长于薄膜内部,并且其尺寸受薄膜内孔隙的限制。这样能够保证材料的纳米尺度。
其中X的范围为0~0.2。
作为优选,多孔膜的孔径小于100纳米,进一步优选为50纳米以下。
作为优选,多孔膜的厚度小于20微米。
作为优选,多孔膜表面的A2B3-xFex膜厚小于100纳米。
所述多孔膜为绝缘材料,包括但不限于高分子膜、氧化物膜。
作为优选,多孔膜采用高分子膜。
所述的A包括但不限于Bi,Sn;所述的B包含但不限于Te,S。
有益的效果:
1.本发明可以制备纳米级尺寸的热电材料。因为嵌入多孔膜内的热电材料的尺度受聚酰亚胺膜的孔限制,很容易做到100纳米以下。热电材料的性能与其晶粒尺寸直接相关。热电材料尺寸的减小,会带来纳米尺度效应,改变了材料费米能级附近的电子能态密度,大大增加材料的Seebeck系数,提高薄膜材料热电性能。
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