[實用新型]一種同軸電纜結(jié)構(gòu)納米熱電材料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820083617.4
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN201156550Y
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶秋林
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L35/00
• 分類號: H01L35/00;H01L35/14;H01L35/16;H01L35/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于半導(dǎo)體熱電材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及熱電材料，具體的是一種同軸電纜結(jié)構(gòu)納米熱電材料。

背景技術(shù)

熱電材料是一種利用固體內(nèi)部載流子運動實現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，即利用Seebeck效應(yīng)實現(xiàn)熱能直接轉(zhuǎn)換成電能，相反利用Peltier效應(yīng)使熱量從低溫端到高溫端的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)制冷。由于具有無傳動部件、無燥聲運行、無污染、精確可靠等優(yōu)異性能，由熱電材料構(gòu)建的熱電轉(zhuǎn)換裝置是理想的電源和制冷器，廣泛用于己于人石石油化工、檢測儀器、航空航天、家用電器等許多領(lǐng)域。

與傳統(tǒng)的冰箱或發(fā)電機相比，熱電材料的熱電轉(zhuǎn)換效率偏低(小于10％)，這也是熱電材料發(fā)展的最大瓶頸。熱電材料的熱電轉(zhuǎn)換效率取決于無量綱的熱電優(yōu)值ZT：ZT＝S²σT/K，S為Seebeck系數(shù)，T為絕對溫度，σ為電導(dǎo)率，K為熱導(dǎo)率。傳統(tǒng)熱電材料的熱電優(yōu)值ZT均小于1。一直以來，科學(xué)家們嘗試各式新的途徑提高熱電材料的熱電優(yōu)值，解決熱電轉(zhuǎn)換效率低這一長期困惑的問題，其中發(fā)展新型結(jié)構(gòu)的熱電材料是一個重要的手段。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的就是提供一種新型結(jié)構(gòu)的熱電材料，可以有效解決熱電轉(zhuǎn)換效率低這一問題。

本實用新型的同軸電纜結(jié)構(gòu)納米熱電材料包括線狀納米內(nèi)芯和包覆在納米內(nèi)芯外的外套，納米內(nèi)芯和外套緊密配合，同軸設(shè)置；納米內(nèi)芯和外套采用不同的熱電材料。

所述的納米內(nèi)芯的材料為Sb₂Te₃或Bi₂Te₃，以及用Sn、Se、Pb、Zn、Co、Fe取代或部分取代Sb、Bi和Te的熱電材料。

所述的外套的材料為Sb₂Te₃或Bi₂Te₃，以及用Sn、Se、Pb、Zn、Co、Fe取代或部分取代Sb、Bi和Te的熱電材料。

本實用新型的同軸電纜結(jié)構(gòu)納米熱電材料，其中內(nèi)芯和外套均為熱電材料。相對于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熱電材料，同軸電纜結(jié)構(gòu)熱電材料由于其獨特的微觀結(jié)構(gòu)，以及界面積增加，可以顯著增強聲子輸運降低熱電材料的傳熱系數(shù)，提高熱電優(yōu)值，從而提高材料的熱電轉(zhuǎn)換效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，同軸電纜結(jié)構(gòu)納米熱電材料包括線裝納米內(nèi)芯1和包覆在納米內(nèi)芯1外的外套2，納米內(nèi)芯1和外套2緊密配合，同軸設(shè)置；納米內(nèi)芯1和外套2采用不同的熱電材料。

納米內(nèi)芯1的材料為Sb₂Te₃或Bi₂Te₃，以及用Sn、Se、Pb、Zn、Co、Fe取代或部分取代Sb、Bi和Te的熱電材料。

外套2的材料為Sb₂Te₃或Bi₂Te₃，以及用Sn、Se、Pb、Zn、Co、Fe取代或部分取代Sb、Bi和Te的熱電材料。

制備該結(jié)構(gòu)納米熱電材料的具體方法是：

a.將Bi、Sb、Zn、Pb、Co、Fe、Sn的可溶性鹽、碲粉和硒粉中的二種或二種以上加入反應(yīng)容器中，然后加入蒸餾水、硼氫化鉀、氫氧化鈉和表面活性劑對十二烷基苯磺酸鈉，在50℃～100℃條件下反應(yīng)12～48小時，制得同軸電纜結(jié)構(gòu)熱電材料的納米內(nèi)芯；

b.將所得的納米內(nèi)芯先后用乙醇和蒸餾水洗滌并干燥，將干燥后的納米內(nèi)芯分散在溶劑中，加入表面處理助劑后常溫下攪拌進行表面處理；

c.將經(jīng)過表面處理后的納米內(nèi)芯加入高壓反應(yīng)釜中，再將Bi、Sb、Zn、Pb、Co、Fe、Sn的可溶性鹽、碲粉和硒粉中的二種或二種以上加入反應(yīng)容器中，然后加入硼氫化鉀和氫氧化鈉，加入蒸餾水至反應(yīng)釜容積的70％～90％，在120℃～200℃條件下反應(yīng)12～48小時，獲得同軸電纜結(jié)構(gòu)納米熱電材料。

其中步驟a和c中的Bi、Sb、Zn、Pb、Co、Fe、Sn的可溶性鹽為硝酸鹽、硫酸鹽或氯化物。

其中步驟b中的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙酮、甲苯中的一種或幾種的混合物。表面處理助劑為一端帶有-SH基團、另一端帶有-COOH基團的官能團化合物，其濃度為0.1wt％～20wt％。這些官能團化合物表面處理助劑的端基，能夠與熱電材料的內(nèi)芯和外套中的鉍、銻、鋅、鉛、鈷、鐵、錫等元素進行絡(luò)合，從而實現(xiàn)內(nèi)芯與外套的連接。