1熱電材料理論及進(jìn)展研究國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述途中一直被作為基礎(chǔ)理論所推行。這一理論中大致由三個(gè)部分組成塞貝克關(guān)系，牽一發(fā)而動(dòng)全身，因此想要研究熱電材料，這(1)塞貝克效應(yīng)對于兩種不同金屬之間的連接，如果連接的一個(gè)節(jié)點(diǎn)置于高溫狀態(tài)T1(熱端),而另一端處于開路狀態(tài)和低溫狀態(tài)T2(冷端),則會產(chǎn)生開路電壓V。這種其中T1和T2分別代表熱電偶的熱端溫度和熱電偶的冷端溫度，xy代表不因此，通過測量兩端的溫差△T和產(chǎn)生的電壓V,就可計(jì)算出材料的澤貝克系數(shù)。即了一個(gè)與溫度呈正比例關(guān)系的電場，在該電場作用下，2澤貝克系數(shù)由材料的本身性質(zhì)決定，單位是V/K。金屬的澤貝克系數(shù)一般較(2)帕爾貼效應(yīng)珀?duì)柼?yīng)主要存在于兩種不同材料的交界處，它的發(fā)生可以將電能作為能量源轉(zhuǎn)化為體現(xiàn)在材料上的熱效應(yīng)(即熱能),如圖所示。當(dāng)兩個(gè)不同的導(dǎo)體A和B連接在一起時(shí)，電流通入整個(gè)AB組成的體系中。在接頭處，一側(cè)放熱一側(cè)吸熱形成了接頭處的熱吸收(或放電)速率，該速率與回路中的電流I成正比例關(guān)系。3(3)湯姆孫效應(yīng)換效應(yīng)的研究加深，逐漸發(fā)現(xiàn)在某些材料的單個(gè)導(dǎo)體中也能形成熱能和電能的些特殊條件且存在溫差，那么這個(gè)導(dǎo)體會因該電流的通過而造成各處溫度的變化，將各個(gè)地方的微小變化統(tǒng)一起來看，即會發(fā)現(xiàn)該導(dǎo)體會產(chǎn)生吸熱或放熱的現(xiàn)象，并且通過研究表明，該熱吸收(放電)率q與電流I和在電流方向上施加4后同樣重要的是整個(gè)導(dǎo)體材料電阻不宜過大，避免其自身電流的熱效應(yīng)占主導(dǎo)地位，造成熱電效應(yīng)產(chǎn)生不明顯的情況出現(xiàn)[9]。對這幾個(gè)性質(zhì)的要求可由熱電優(yōu)值來描述，其定義如下：其中，S2σ稱為材料的功率因子(或用PF表示),用來衡量材料的電傳輸性根據(jù)ZT值，可以求出最大制冷和發(fā)電效率：我們用ZT這個(gè)值來衡量其能力大小，而為了清晰展現(xiàn)不同熱電材料的ZT大小，可以用到一個(gè)經(jīng)典的圖：1.51.50Year300per5一般我們常見的家用(制冷)電器的ZT值在3左右，從這個(gè)圖中也能看出來，塊體(bulk)材料時(shí)代只有慘兮兮的0.5左右，即使到2010年前后，熱電材料的效率也是比較低的。推廣熱電材料的應(yīng)用時(shí)還有一個(gè)缺陷就是材料的力學(xué)性能不是很好，不過相比之下材料昂貴才是最難以克服的。但同時(shí)從這個(gè)圖中可以看到，在90年代以后，突然出現(xiàn)了一個(gè)很明顯的增長趨勢，不論是材料的種類數(shù)目和ZT值上，這是因?yàn)榧{米技術(shù)在20世紀(jì)末得到了更好的發(fā)展和普及。在理論和實(shí)驗(yàn)方面都有很大的研究空間。納米材料具有比塊狀材料更大的界面[10],以及量子定位效應(yīng)，納米結(jié)構(gòu)材料具有新的物理性質(zhì)，產(chǎn)生新的界面和現(xiàn)象，這就改善了ZT(熱電優(yōu)點(diǎn))熱電材料與瓶頸有望有突破性的改進(jìn)，因此，納米技術(shù)被視為尋找具有高ZT值的熱電材料的希望。根據(jù)上文的總結(jié)可知，高的澤貝克系數(shù)、高的電導(dǎo)率和低熱導(dǎo)率共同支撐起了一個(gè)具有優(yōu)異性能的熱電材料，但隨著人們研究的更加深入，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)量會同時(shí)對這三個(gè)系數(shù)造成不同程度的影響，它就是載流子濃度。簡單來說，如果一個(gè)材料體系載流子濃度增加，那么這個(gè)導(dǎo)體電導(dǎo)率會引起下降，同時(shí)熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率隨之增加[11],后來人們也意識到，格熱導(dǎo)率與載流子濃度無關(guān)，因此晶格熱導(dǎo)率就成為了研究的又一個(gè)重點(diǎn)。因此，摻雜技術(shù)的使用可以將載流子濃度根據(jù)人們的需要調(diào)節(jié)到合適的大小，這也就成為了是提高熱電材料性能的有效途徑[12]。此外，近年來也有很多先進(jìn)方法來提高材料的熱電性能。根據(jù)目前閱讀的文獻(xiàn)來說，以往的研究還有填充式方鈷礦(Skutterudites)型化合物和氧化物熱電材料，但相對來說，就目前而言，低維熱電材料的進(jìn)步是最明顯的。溫度文獻(xiàn)文獻(xiàn)6Ino.15Bao.05Co?Sb11.Feo.25Co?.75Sb2.965Se高溫ZrCoBi7Nbo.83CoSb④INP散熱片發(fā)電裝置吸熱端1NP散熱片致冷裝置8電機(jī)(RTG)已經(jīng)在美國20多個(gè)太空飛行器上使用，其中一些被用于美國國防部發(fā)射的導(dǎo)航和通信衛(wèi)星上，而另一種則用于美國國家航空航天局(NASA)發(fā)射9[1]羅沛蘭.方鈷礦基熱電材料的熱電性能[D].南昌大學(xué)，2009.[2]RiffatSB.Thermoelectric:Areviewofpresentandpotentialapplications[Jappliedthermalengineering,2[3]ElsheikhMH,ShnawahDA,SabriMFM,etal.Arenewableenergy:Principleparametersthataffecttheirperformance[J].Renewable&SustainableEnergyReviews,2014,30(FEB[4]ZhaoD,TanG.Areviewofthermoelectriccooling:Materials,modelingandapplications[J].AppliedThermalEngineering,2014,66(1-2):15-24.[6]張標(biāo)，汪衍，崔旭東.導(dǎo)電聚合物熱電材料研究進(jìn)展[J].化學(xué)通[7]閆風(fēng).Ge-Te基非晶/納米晶原位復(fù)合熱電材料研究[D].浙江大學(xué)，2007.[8]李玉東.半導(dǎo)體多級制冷性能組合優(yōu)化設(shè)計(jì).同濟(jì)大學(xué)，2007.[9]郭建剛.PbTe_(1+x)及PbI_2摻雜材料的高溫高壓合成與表征[D].吉林大學(xué)，[10]HuoD,TangG,FuCxTex)3[J].Journalofelectronicmaterials,2011,40(5):1202-1205.[11]RiffatSB.Thermoelectric:Areviewofpresentandpotentialapplications[J].[12]張?jiān)?鈦基氧化物熱電材料的制備及其性能研究[D].蘭州大學(xué).[13]PanY,AydemirU,GrovoguiJA,etal.MeEngineeringMicrostructuretowardHighThermoelectricEfficiAdvancedMaterials,2018,30(34):1802016.acarbonnanotubescaffoldthermoelectriccompositesf2018,8(1):25.[16]TanG,HaoS,CaiS,etwithHighThermoelectricPerformanceEnabledbyImprovedBandDegeneracy[J].JournaloftheAmericanChemi[17]YouL,LiuY,LiX,etal.Boostingthethermoelectricper