毕业论文

打赏
当前位置: 毕业论文 > 研究现状 >

热电学国内外研究现状综述

时间:2023-03-07 22:24来源:毕业论文
热电学国内外研究现状综述。早在1821年,德国的科学家赛贝克(Seebeck)观察到了一个现象:将两种金属导线连接在一起,组成一个具有两个接点的回路

早在1821年,德国的科学家赛贝克(Seebeck)观察到了一个现象:将两种金属导线连接在一起,组成一个具有两个接点的回路,置于指南针边上时,对某一个接点加热,指南针突然偏转,揭示了电流是存在于回路中的。人们将这种效应称为Seebeck效应或者热电第一效应。赛贝克效应发现后的十二年,也即在1833年,法国科学家帕尔贴(Peltier)观察到了另一个有趣的现象:电流流过两个不同的金属,在接头附近,温度会发生改变。1838年,楞次做了一个实验演示:在接头处使水滴冻结成冰,然后改变电流方向,可以使冰解冻。这个实验很好地证明了帕尔贴现象的正确性。人们把这种与Seebeck效应相反的效应称为Peltier效应或者热电第二效应,该效应成为了热电制冷的基础。1855年,热力学创始人汤姆逊(Thomson)用热力学分析原理阐述了前两种效应的关系,建立了热电现象的理论基础。他还发现了第三种温差电现象即汤姆逊(Thomson)效应:对导线通上电流,内部存在温度梯度的导线除了会有焦耳热产生外,还会出现吸放热现象,即汤姆孙热[3]。1911年,一套衡量热电材料热电性能的标准被德国科学家阿特克希(Altenkirch)提出,他指出:良好的温差电材料要有较大的赛贝克系数S,这样的材料具备明显的温差电效应。同时对材料的热导率有要求,小的热导率可以使热量保持在接头附近而不被传导出去。另外,对材料的电阻有要求,拥有小电阻的材料散热(焦耳热)少。87774

受传统观念影响,金属材料一直被认为是性能优越的导电材料,科学家们一直致力于金属及其化合物的热电性能研究。然而,金属材料的电子热导率远远大于晶格热导率,且电子热导率调控有限,遗憾的是金属材料的赛贝克系数很小,大约在10μν/κ甚至更低,用金属及其化合物制成的热电器件转化效率极低,热电领域发展缓慢。19世纪20年代开始,随着半导体物理学的迅速发展,人们发现,尽管一些半导体材料的电阻率高于金属材料,但其赛贝克系数却远远大于金属材料,半导体材料是非常受期待的热电材料。1947年,Telks利用半导体材料制造了热电发电机,其能量转化效率达到了5%[4]。50年代,前苏联著名科学家Abran Ioffe发现:掺杂的半导体内部的热电效应比金属和其合金提高了一个数量级。从此,科学界掀起研究半导体热电效应的狂潮。论文网

20世纪90年代前,虽然科学家一直致力于提高热电材料的热电性能,但材料的ZT值一直局限于1,且现有的热电材料原料昂贵,在高温段不稳定,易氧化,热电材料的研究进展非常缓慢。直到90年代开始,由于环境问题和能源危机的日益严重,寻找高效率、无污染、无噪音的新型能源技术成为人们的追求目标,同时,计算机、航天、微电子等技术的迅速发展,也迫切需要安全可靠、寿命长、静态制冷或加热、免维修、体积小的装置来提供制冷或者加热,热电材料在这方面具有巨大的优势。一方面,人们采用了最新的制备方法来改善和提高热电材料的性能,如成分优化、量子点一维化、超晶格化及薄膜化等方法,先后报道了ZT>2的热电材料[5-7]。另一方面,新的理论、原理也在不断提出应用于研究热电材料中,例如电子晶体-声子玻璃(PGEC)体系,人们也发现了许多具有潜在高ZT值的材料,如Skutterudite[8]、Cathrates[9]、Half-Heusler合金化合物[10]和层状钴基氧化物热电材料[11]等。这些研究,使人们对热电材料有了更进一步的认识。

热电学国内外研究现状综述:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_145614.html
------分隔线----------------------------
推荐内容