La liaison chimique des atomes de Cu à la surface des nanotubes de carbone, (b) Cu 2Se / nanotube de carbone inorganique - matériaux hybrides organiques valeur thermoélectrique et (c) processus de préparation.
Cu
2Microstructure de matériaux hybrides inorganiques / organiques pour des nanotubes de Se / carbone.
Cu 2(A) la conductivité thermique du réseau, (b) la concentration et la mobilité des porteurs, (c) la couche d'appauvrissement à l'interface de deux phases.
La technologie de conversion thermoélectrique utilise l'effet Seebeck et l'effet Peltier du matériau semiconducteur pour réaliser la conversion directe de l'énergie thermique et de l'énergie électrique.Il a les avantages de la petite taille du système, de la haute fiabilité, pas de rejet de polluants, l'utilisation efficace de la chaleur de faible densité Ces dernières années, la recherche de matériaux thermoélectriques monophasés, tels que la skutterudite, la semi-Heusler, des matériaux de type liquide a progressé, mais elle est sujette à sa propre structure cristalline et à sa structure de bande d'électrons et est largement utilisée dans de nombreux domaines. Les matériaux thermoélectriques de phase sont presque presque égaux à la performance de son maximum théorique.
Le matériau hybride est un matériau composite composé de deux phases différentes à l'échelle moléculaire ou nanométrique, et le matériau hybride est un matériau inorganique et l'autre est un matériau organique. Les propriétés physiques des deux phases du matériau sont comprises entre microns et millimètres ou même plus, et les propriétés physiques montrent souvent une simple «règle composite» à deux phases. Puisque les deux phases du matériau hybride sont uniformément mélangées entre des molécules ou nanométriques, Ce qui est différent des nouvelles propriétés physiques de la matrice à deux phases.Actuellement, les matériaux hybrides dans le revêtement, le biomédical, la construction, l'énergie et d'autres domaines des recherches approfondies dans le domaine des matériaux thermoélectriques ont également été essayés.Mais, comment obtenir une dispersion uniforme de la deuxième phase, L'interface biphasique moléculaire / nanométrique et son nouvel effet sont devenus la difficulté et l'objectif des matériaux thermoélectriques hybrides.
Récemment, chercheur à l'Institut de Shanghai de la céramique, l'Académie chinoise de Shi Xun, Chen Lidong, et de l'Université du Sud de la technologie professeur He Jiaqing, Chine Taiwan Academia Sinica, professeur Mei-Yin Chou, Université du Nord-Ouest professeur Jeff Snyder et autre coopération, l'utilisation d'atomes métalliques Cu (Cu2Se) ont été préparés par interaction chimique entre les nanotubes de carbone à parois multiples (CNT) et la technologie de broyage à haute énergie. La thermoélectricité du thermocouple a été augmentée significativement à 2,4 Les matériaux thermoélectriques hybrides inorganiques - organiques sont complètement différents des matériaux thermoélectriques composites conventionnels mélangés à des millimètres à microns, montrant une série différente de Cu 2Se et les nouvelles propriétés physiques des nanotubes de carbone, enrichissent et élargissent le concept de conception des matériaux thermoélectriques.
Etant donné que la surface des nanotubes de carbone en présence d'électrons libres ayant une forte activité chimique du premier calcul principe trouvé que quand un atome de Cu et les nanotubes de carbone à proximité de la surface, va produire une forte action chimique. Lorsque des atomes de Cu à partir de la nano de carbone se lie chimiquement la position centrale de la surface du tube du cycle à six chaînons 1,83 Å, peut être formé à 0.24eV. ceci permet l'utilisation de techniques de broyage à boulets de haute énergie sur les nanotubes de carbone, une poudre élémentaire de Cu et de la poudre mixte de se élémentaire, les atomes de Cu peut faire partie de chimisorption Sur la surface des nanotubes de carbone, puis réagir avec des atomes de Se, dans la formation in situ de nanotubes de carbone de Cu 2Se nanocristaux, en fin de compte obtenir des nanotubes de carbone dans le Cu 2Un seul Cu dispersé de façon homogène dans la matrice 2Se / nanotube de carbone inorganique - matériaux hybrides organiques.
Par nanotubes de carbone et Cu 2Soit deux types de phase des nouveaux matériaux thermoélectriques hybrides dans de nombreuses propriétés physiques, au-delà des matériaux composites traditionnels dans une «loi composite» biphasique simple.Par exemple, les nanotubes de carbone le long de la conductivité thermique du réseau axial (environ 2000W / mK) que Cu 2Se est d'environ 4 ordres de grandeur, mais Cu 2La conductivité thermique du réseau du matériau hybride Se / nanotubes de carbone est beaucoup plus faible que celle de la matrice biphasique, seulement 0,2-0,4 W / mK. D'autres études ont montré que les nanotubes de carbone / Cu 2La diffusion des phonons basse fréquence à l'interface biphasique à l'échelle moléculaire / nanométrique formée par Se, et l'effet des nanotubes de carbone sur le Cu 2Le «ramollissement» du réseau Se est la cause fondamentale d'une telle conductivité thermique à faible réseau. De plus, grâce aux nanotubes de carbone et au Cu 2Se a une fonction de travail similaire, de sorte que la largeur de la couche d'appauvrissement de charge à l'interface des deux phases n'est pas suffisante pour provoquer une diffusion supplémentaire des porteurs, de sorte que Cu 2La mobilité porteuse du matériau hybride Se / nanotubes de carbone n'a pas diminué significativement comme dans les composites conventionnels, et en combinaison avec ces propriétés de transport électro-thermique anormales, Cu 2Les matériaux thermoélectriques hybrides Se / nanotubes de carbone présentent d'excellentes propriétés thermoélectriques. A 1000K, la valeur maximale de thermoélectricité zT est de 2,4, ce qui est supérieur à Cu 2La matrice Se a augmenté d'environ 30%.
En plus des atomes de Cu, les calculs montrent que d'autres atomes de métal (tels que l'Ag, le Ti, le Ni, le Pd, le Pt, etc.) ont également des effets chimiques similaires avec des matériaux à base de carbone tels que les nanotubes de carbone et le graphène, Aux autres systèmes de matériaux thermoélectriques contenant les éléments métalliques mentionnés ci-dessus pour développer de nouveaux matériaux thermoélectriques hybrides inorganiques-organiques de haute performance.
Les travaux de recherche ont été le 973 national, la Fondation nationale des sciences naturelles, les principaux projets de recherche de l'Académie chinoise des sciences, Shanghai leaders académiques, l'Académie chinoise des sciences de la promotion de l'innovation des jeunes Et le soutien.
