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微納材料的熱電性能測量研究取得突破進(jìn)展

來源：時間：2022-08-05 16:14:27 瀏覽：2786次

近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲能研發(fā)中心在微納材料的熱電性能表征方法方面取得進(jìn)展，為微納材料熱電參數(shù)的精確測量和一體化原位表征提供了研究思路。

提高材料的熱電性能是學(xué)者們一直追求的目標(biāo)，將材料進(jìn)行微納結(jié)構(gòu)化是提高熱電性能的重要且有效的方法之一。熱電參數(shù)(熱電優(yōu)值ZT、熱導(dǎo)率k、賽貝克系數(shù)S和電導(dǎo)率σ)是評價材料熱電性能的關(guān)鍵指標(biāo)，熱電參數(shù)的精確表征是高性能材料研發(fā)及應(yīng)用的基礎(chǔ)。

然而目前商用儀器只能在熱導(dǎo)儀表征材料熱導(dǎo)率、賽貝克系數(shù)儀測量賽貝克系數(shù)及電導(dǎo)率后，通過公式ZT=S2σT/k計算獲得熱電優(yōu)值，誤差較大。更重要的是，商用儀器不適用于微納材料，而隨著微納結(jié)構(gòu)化處理，由于樣品尺度減小帶來的測量困難越來越突出。

實(shí)驗(yàn)室里通過懸浮器件、掃描探針、預(yù)置電路等方法分別制樣，分開表征微納材料熱導(dǎo)率、賽貝克系數(shù)及電導(dǎo)率計算獲得ZT，不僅誤差大，而且會因?yàn)槎啻沃茦拥奈⒓{結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致錯誤的ZT計算結(jié)果。因此迫切需要開發(fā)更準(zhǔn)確和精確的原位綜合測量方法。

對此，研究人員綜述了現(xiàn)有的微納材料熱參數(shù)和電參數(shù)測量方法的適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)以及升級改造為原位綜合測量面臨的挑戰(zhàn)。同時總結(jié)了現(xiàn)有微納材料熱電性能綜合測量方法的難點(diǎn)及發(fā)展趨勢，并提出適用于一維納米管和二維薄膜材料熱電性能原位直接一體表征方法的策略。

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