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G.Rogl等人:ZT = 1.8的掺铟多重填充的n型方钴矿

2018.06.01


【引言】

方钴矿常含少量铁和镍。等轴晶系。晶体呈立方体、八面体或二者的聚形。集合体常呈致密粒状。锡白色。条痕灰黑色。金属光泽。产于钴镍热液矿床中,与砷钴矿、砷镍矿、红镍矿等钴镍砷化物共生。在地表易氧化而形成钴华,是炼钴的重要矿物原料。ZT值,又叫热电优值,它是衡量热电材料热电性能的指标和量度,Z是材料的热电系数(单位是/k),有量纲,T是热力学温度,单位是kZT乘积来表示热电性能的高低,ZT值越高,热电性能越好。

【成果介绍】

G.Rogl等人认为通过三种不同的途径,将n型方钴矿(InSrBaYb)yCo4Sb12的热电(TE)优值ZT最大化:(i)找到铟作为第四填充物的最佳分数;(ii)考察粉末颗粒、晶粒和晶粒尺寸对TE性能的影响;(iii)检查热稳定性。填充的n(SrBaYb)yCo4Sb12以三种不同比例与0.4Co4Sb12混合,球磨(常规或高能(HB)球磨)和热压。热挤压样品断口的粒度分析和SEM照片表明,只有HB产生均匀的颗粒/晶粒,平均晶粒尺寸为100纳米,用透射电子显微镜证实。X射线Rietveld细化结合EDX表明,在所有情况下,铟进入方二十面体的方钴矿空隙。三个规则球磨样品(采用德国的linseisLSR-3测量系统测定样品In9.1HB)的温度依赖性物理性质表明,增加的含量推断出增加的电阻率,增加了塞贝克系数,但降低了总的热导率。虽然ZT823 K)与没有铟的样品在相同的范围内,但在ZT值较高,因此TE转换效率η至少高10%。将样品在600℃退火三天,显示出在结构和热电性能的微小变化,表明TE稳定性。由于小颗粒均匀,同样大小的颗粒和微晶,HB样品表现出高功率因数(在730 K下为4.4 mW/mK-2)和非常低的热导率,在823 K(ηmax17.5%)下获得重要的高值ZT1.8

【图文导读】

1a(SrBaYbIn)yCo4Sb12方钴矿的分布密度与粒度关系,针对样品In9.1In9.1HB示例性示出。

 

 

1b(SrBaYbIn)yCo4Sb12方钴矿的分布与粒度关系,针对样品In9.1In9.1HB示例性示出。

 

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