:..纳米材料在能源方面的应用现今的能源问题已经迫在眉睫,各国也在开发新能源,力求解决能源危机。为此,纳米技术也被众多学者研究作为解决能源危机的途径,如利用纳米材料可使在太阳能方面的利用率可以达到40%,然而普通材料只有20%;纳米材料在内燃机中的应用,纳米材料能提高内燃机中的燃油利用率,等等很多方面都有应用,本文着重介绍纳米技术在热电材料方面的应用。热电材料进入21世纪以来,随着全球工业化的发展,人类对能源的需求不断增长,在近百年中,工业的消耗主要以化石类能源为主。人类正在消耗地球50万年历史中积累的有限能源资源,常规能源已面临枯竭6全球已探明的石油储量只能用到2020年,天然气只能延续到2040年左右,煤炭资源也只能维持2300年左右6且这两种化石燃料,在使用时排放大量的CO2、SO2等有害物质,严重污染了大气环境、导致温室效应和酸雨。引起全球气候变化,直接影响人类的身体健康和生活质量,严重污染水土资源。因此,开发新型环保能源替代材料已越来越受到世界各国的重视【1】。热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料,1823年发现的塞贝克效应和1834年发现的帕尔帖效应为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论依据。如随着空间探索兴趣的增加、医用物理学的进展以及在地球难于日益增加的资源考察与探索活动,需要开发一类能够自身供能且无需照看的电源系统,热电发电对这些应用尤其合适。热电材料是一种有着广泛应用前景的材料,在环境污染和能源危机日益严重的今天,进行新型热电材料的研究具有很强的现实意义。虽然其优点众多,但利用热电材料制成的装置其效率(<5%)仍远比传统冰箱或发电机小。电热材料需要有高导电性以避免电阻所引起电功率之损失,同时亦需具有低热传导系数以使冷热两端的温差不会因热传导而改变。材料的热电效率可定义热电优值(Thermoelectricfigureofmerit)ZT来评估:,其中,S为热电势(thermoelectricpowerorSeebeckcoefficient),T为绝对温度,σ为电导率,κ为热传导系数。为了有一较高热电优值ZT,材料必须有高的热电势(S),高的电导率与低的热传导系数。热电材料近年发展图1【2】,热电材料的研究主要基于Ioffe等[1]提出的窄带半导体热电理论,集中在Bi2Te3、PbTe、Si-Ge合金等材料体系上,主要通过掺杂、合金化、微米尺度的复合等手段优化其热电性能,但是,这些传统热电材料的性能在过去几十年中提高缓慢,,美国科学家Slack【3】等提出了一种理想化的理论模型“Phonon-GlassandElectronic-Crystal”(声子玻璃电子晶体,简称PGEC),,人们相继发现了诸如填充方钴矿、Clathrate等具有笼状结构的新型热电材料,这些笼状化合物具有典型的PGEC特征,
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