Международная Термоэлектрическая Конференция, 6-10 июля 2014

30.04.2014

ООО НПО "Кристалл" планирует принять участие в международной Термоэлектрической Конференции в г. Нэшвилл, США.

В ходе проведения конференции молодые ученые ООО НПО Кристалл сделают доклад по теме:

Структурные и размерные характеристики спиннингованных порошков p-Bi_0,5Sb_1,5Te₃, компактированных горячим вакуумным прессованием и искровым плазменным спеканием

Термоэлектричество в последнее время вызывает все больший интерес как альтернативный способ преобразования тепловой энергию в электрическую и наоборот. Расширение области применения термоэлектрических материалов связано с увеличением безразмерной величины термоэлектрической эффективности ZT, равной

ZT = (α²σ /κ )T, где:

α – коэффициент Зеебека, В/К

σ – удельная электропроводность, Ом^-1м^-1

κ – удельная теплопроводность, Вт м^-1К^-1

Т – температура материала, К.

Научные исследования, направленные на увеличение термоэлектрической эффективности, ведутся как в направлениях оптимизации использующихся составов материалов и технологий (нормально направленная кристаллизация, горячее вакуммное прессование, экструзия), так и в направлениях поиска новых материалов (клатраты, скуттерудиты, наноматериалы) и технологий (спиннингование, искровое плазменное спекание).

Спиннингование (англ. meltspinning) – перспективная технология приготовления материала, основанная на сверхбыстром охлаждении расплава, применяемая в основном для получения припоев и аморфных сплавов в металлургии. Метод заключается в подаче на круглый, охлаждаемый водой или жидким азотом барабан расплавленного материала и получения его в виде тонких закристаллизовавшихся лент или порошка. Скорости охлаждения материала могут достигать 10⁴–10⁷ (K/с) , за счет чего структурные свойства и размеры зерен кристаллитов приготавливаемого материала отличаются от материала, кристаллизованного в равновесных условиях.

Получение термоэлектрического материала методом спиннигования впервые было описано несколько лет назад. В работах проведенных работах были получены материалы с эффективностью ZT до 1,5. В последнее время значения ZT спиннингованных материалов до 1,3 подтверждаются исследованиями, проводимыми в  ООО НПО «Кристалл».

Получены порошки термоэлектрического материала p-Bi_0,5Sb_1,5Te₃спиннингованием расплава, исследованы их структурные свойства. Из порошков приготовлены образцы методами горячего вакуумного прессования и искрового плазменного спекания, изучены их термоэлектрические свойства в диапазоне температур 100 – 700 К. Показано, что образцы, приготовленные указанными методами обладают низкой теплопроводностью, сохраняя при этом значения электропроводности и коэффициента Зеебека, сравнимые с традиционными кристаллизованными материалами, за счет чего термоэлектрическая эффективность ZТ достигает 1,05 – 1,15 при 330 – 350 К.

Данные свойства материала позволят существенно увеличить рабочие характеристики полупроводниковых приборов - термоэлектрических модулей или модулей Пельтье.  В свою очередь термоэлектрический модуль является активным охлаждающим элементом термоэлектрического кондиционера на модулях Пельтье.  Производство термоэлектрического материала со значением ZT = 1,3 позволит существенно увеличить холопроизводительность таких изделий как:

Термоэлектрическая сборка воздух-воздух; 

Термоэлектрическая сборка воздух-жидкость;

Термоэлектрическая сборка воздух-контакт.