[發明專利]一種碲化鉍-碳纖維復合水泥基熱電材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910565656.0
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110282927A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 劉小艷;馬文莉;左俊卿;袁嬌;李田雨;江波;揭漢鐸;崔曉輝;王奕茗
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;H01L35/16;H01L35/22;C04B111/94
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種碲化鉍?碳纖維復合水泥基熱電材料，包括：水泥基復合材料、碲化鉍以及碳纖維；所述水泥基復合材料包括：水泥、水、硅灰、消泡劑和碳纖維分散劑，其中，所述水、硅灰、消泡劑和碳纖維分散劑的摻量分別為水泥質量的40％?50％、8％?12％、0.1％?0.15％、0.3％?0.45％；所述碲化鉍和碳纖維的摻量分別為水泥質量的0.3％?0.45％、0.3％?0.4％。還公開了該碲化鉍?碳纖維復合水泥基熱電材料的制備方法。優點為：首先，內部碳纖維彼此連接，形成三維滲流網絡，試件的導電率急劇增加；其次，將熱電材料的梯度化思想運用到水泥基材料中，使碲化鉍梯度層摻，提高了水泥基材料的熱電轉換效率；再而，碲化鉍與碳纖維協同發揮作用，開發出的水泥基熱電材料性能優異穩定、電導率高，Seebeck系數高。

技術領域

本發明涉及熱電材料領域，尤其是涉及一種碲化鉍-碳纖維復合水泥基熱電材料及其制備方法。

背景技術

20世紀80年代，伴隨著材料學與信息科學技術的進步，人們在研究高強度的水泥基建筑材料時，也對水泥基建筑材料智能化進行深入探索。而對水泥基智能性能的研究上主要集中在水泥基熱電性能的研究上，水泥基熱電性能材料可以通過溫差發電，搜集常規手段難以回收的余熱，有益于環境保護。

熱電材料的熱電性能通常用熱電優值ZT(ZT＝TS2κ/λ)值來評價，要獲得高的ZT就要有高的S(Seebeck系數)以及以κ(電導率)。碲化鉍化合物及其固溶體合金是開發最早，也是目前研究最為完善的一種熱電材料，在室溫下熱電性能穩定，但是，如何使熱電材料在水泥基中發揮高的熱電性能，并且保持其熱電性能穩定性，開發出性能優異穩定、高電導率，高Seebeck系數的水泥基熱電材料還是一大難題。

發明內容

發明目的：為了克服背景技術的不足，本發明第一目的是公開一種將碲化鉍以梯度層摻的方法摻入水泥基材料中，并且碳纖維相互搭接，作為導電網絡提高水泥基材料電導率的碲化鉍-碳纖維復合水泥基熱電材料；第二目的是公開該碲化鉍-碳纖維復合水泥基熱電材料的制備方法。

技術方案：本發明所述的碲化鉍-碳纖維復合水泥基熱電材料，包括：水泥基復合材料、碲化鉍以及碳纖維；

所述水泥基復合材料包括：水泥、水、硅灰、消泡劑和碳纖維分散劑，其中，所述水的摻量為水泥質量的40％-50％，所述硅灰的摻量為水泥質量的8％-12％，所述消泡劑的摻量為水泥質量的0.1％-0.15％，所述碳纖維分散劑的摻量為水泥質量的0.3％-0.45％；

所述碲化鉍的摻量為水泥質量的0.3％-0.45％，所述碳纖維的摻量為水泥質量的0.3％-0.4％。

其中，所述碲化鉍為純度為95％以上的碲化鉍粉末，其粒徑分布為40-100μm，所述碳纖維為PX35-50K型5-8mm短切碳纖維，纖維直徑為7-10μm。

進一步的，所述水泥為強度為42.5的硅酸鹽水泥。

進一步的，所述水為去離子水。

進一步的，所述硅灰中的SiO2含量為80-95％。

進一步的，所述消泡劑為磷酸三丁酯，酸度為350-550mmol/100g。

進一步的，所述碳纖維分散劑為甲基纖維素，黏度為350-550cPs。

上述碲化鉍-碳纖維復合水泥基熱電材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳纖維用碳纖維分散劑進行預分散，得碳纖維分散液；

(2)將碳纖維分散液與水泥、水、硅灰以及消泡劑混合攪拌均勻，得碳纖維水泥漿體；(3)將碳纖維水泥漿體均勻分成若干層，將碲化鉍粉末均勻篩在每一層間，得碲化鉍纖維水泥漿體；

(4)將碲化鉍纖維水泥漿體裝模振搗成型，進行標準養護。