신 재생 에너지의 개발은 우리 나라의 국가 정책을 설립뿐만 아니라 경제적 안정과 보장의 지속 가능한 발전의 핵심. 세계 발전소의 약 80 %가 열 에너지를 이용하여 전기를 생산하지만,이 식물의 평균 효율은 약 ~ 15TW 년에만 30 % 환경에 대한 열 손실은 에너지 재활용의이 부분이 현재 현저한 에너지 및 환경 문제를 완화 할 수있는 경우 열전 변환 기술의 핵심 인 열전 재료는 '외부'힘과 '전기'에 의존 할 수 없다. 밀리 와트 자체 전원 - 특히 착용으로, 최근 몇 년 동안 과학계와 업계의 폭 넓은 관심 많은 에너지 전환의 직접적인 형태로, 이식은 마이크로 와트의 발전을위한 긴급한 필요 지능형 마이크로 - 나노 전자 시스템의 새로운 세대를 대표 기술은 열전 재료의 개발 소형화, 고밀도, 높은 안정성과 신뢰성, 인체의 온도와 발전 사이의 주변 온도 차이에 자사의 기술을 충족하기 위해 전통적인 충전식 배터리를 대체하기 위해, 그것은 휴대용 지능형 전자 장치가되었습니다 전원 공급 기술 및 효과적인 솔루션.
트랜스 듀서 양식의 다른 유형에 비해 한 손에, 열전 기술의 변환 효율이 심각하게 측정 할 수있는 장점 (ZT)의 열전에 의하여 열전 기술 산업 성능 열전 재료의 개발을 방해하지 높은 만 ~ 10 %이다 :
zT = S 2σT / (κe + κL)
S는 재료의 제벡 계수이고, [시그마, 전기 전도도, T는 κL κe, 작동 온도 및 열전도율 물리적 제한 고유 특성 있기 때문에, 전자와 포논되어있다 ZT는 제약 상호 각 파라미터의 값을 결정, 따라서 열전 재료의 계수가 크게 향상되기 어렵습니다.
한편, 온도차를 유지하기 위해, 화력 발전, 표면에 밀착 열원으로 / 장치 필요한 열전 재료의 전체 사용한다. 그러나, 실제 애플리케이션 모두 인체 또는 히트 파이프에 전통적인 다양한 복잡한 형상의 표면 곡률을 갖는 열원과 장치 사이의 열전 재료 / 열 손실은 더 높은 범위로되도록 무기 열전 재료는, 고유의 취성 때문에, 표면의 곡률 변화에 밀착 열원의 요구를 충족시킬 수 없다. 열전 재료의 장점 자체 열전도 이외에, 예컨대 열원과 열전 재료의 열악한 접촉으로 인한 열에너지 손실은 기존의 열전기 기술의 발전을 제한하는 핵심 요소 중 하나가되었습니다.
따라서, 제벡 계수가 합금화 스케일 효과를 탐구 증가 계면 에너지 장벽 규제 등에 설계된 다중 스케일 결함 포논 산란은 열전도율 등의 열전 변환 성능, 새로운 고성능 열전 재료와 연성의 개발을 향상시키는 전략을 억제 장치 준비 기술, 무기 열전 재료의 본연의 취성을 향상시키는 메커니즘에 대한 연구는 현재이 분야에서 세계적으로 어려움과 뜨거운 이슈가되었습니다.
심양 국립 연구소 연구팀 재료 금속 타이 케이 TF의 (결합) 연구소 재료 및 장치 디자인 및 물리적 기상 증착 기술 규제 인접한 다이의 사용으로 원자 수준의 제제의 고도로 정렬 된 미세 구조를 갖는 초전 박막 전용 작은 각도의 틸트 그레인 경계 (grain grain boundaries)의 경우, 평면 내 및 면외 오리엔테이션의 넓은 영역의 준비를 처음으로 달성하기 위해서는 고도로 텍스처 된 Bi 2테 3포논 열전도율의 산란을 유지하는 것이 매우 열전 변환 성능을 향상 감소하면서 열전 필름. 연구는 높은 양방향 준비, 즉, 소경 각 입계는 전기 전도도 향상 하위 표면 산란 내의 캐리어 경사를 억제 할 수 보여 2테 3열전 박막 재료의 효과적인 방법.
그림 1. 작은 각도 기울어 진 결정립 경계를 준비하기위한 비평 형 마그네트론 증착 2테 3막 재료 SEM (a), TEM (b) 초전 박막 미세 분석 및 광학 현미경 분석 쿨러 (c), 지형 구 분석 단계 (d)와 냉장고 (E)의 개략 구조 - (F)
위의 기술을 바탕으로 연구팀과 결합하여 고정밀 마이크로 빔 레이저 가공 플랫폼을 설계하고 제작하여 Bi 2테 3Microrefrigerator 합금 박막 열전 ~ 25μm 인 두께 ~ 200 × 200 ㎛의 최소 크기면, 마이크로 냉각 플럭스가 ~ 40W / cm 2수상 국내 열전 필름 제조 처리 microrefrigerator 필드 2017 돌파구를 달성하기 위해 예컨대 CPU 칩의 냉각 등의 점 소형 레이저 다이오드 온도 제어 일로 마이크로 넓은 응용 전망이 필드를 갖는 열 관리 장치 발명 특허 특허 출원 인 중국 재료 컨퍼런스 '열전 재료 및 소자 지 벽 우수상'이 2 건의 인증을 획득했습니다.
첫 번째 그룹은도에 도시 된 바와 같이 나노 미터 멀티 - 스케일 기공 구조의 마이크로 미터의 비스무트 텔루르 열전 막 복합체의 제조 불균형 마그네트론 스퍼터링 법, 기재로서 셀룰로오스 종이를 사용한다.
그림 2. 다중 규모의 기공 구조 설계도 및 셀룰로오스 /
비스 2테 3복합 연성 열전 재료의 SEM 특성
연구는 효과적으로 박막 디바이스의 내부 저항을 줄일 수있는 열전 변환의 출력 효율을 증가시키기 위해 수십 마이크론까지의 공칭 두께로 증착, 비스무트 텔루르 막 인터페이스 가까운 셀룰로오스와 조합으로 인해 불균형 마그네트론 스퍼터링 법의 특성상 것을 보여준다; 셀룰로오스 / Bi 2테 3독특한 네트워크 구조, 다중 스케일 기공 구조 및 Bi 2테 3필름 스케일 효과로 셀룰로오스 / Bi 2테 3복합 전시 양호한 굽힘 유연성, 열전 복합 필름의 멀티 - 스케일 기공 구조를 효과적으로 Bi2Te3로 이론의 최소 열 전도율에 가까운, 포논 열전도 값의 분산을 줄일 수의 Bi 2테 3이웃 셀룰로오스 간의 전송 Bi2Te3로 표면을 분할 할 때, 상기 산화물 층의 계면에서 산란 될 수있는 캐리어 필름 저에너지 캐리어를 여과 극한 산화막 표면층의 존재, 제벡 계수가 크게 개선되었다. 따라서, 셀룰로즈 / 양성 2테 3합성 0.38까지 0.24 최대 473K 실온의 열전 특성의 ZT하고,이 캐리어 농도를 최적화함으로써 추가로 개선 할 예정이다. Microbeam 레이저 플랫폼을 높은 정밀도를 사용하여 복합 유연한 열전 재료 컷 장치 통합 데모 . 본 연구는 새로운가요 고성능 열전 재료를 새로운 아이디어와 솔루션에 유연한 열전 복합 재료 '발생기의 기초를 제공하며, 유연하고 실용적인 열전 소자의 개발에 대한 새로운 방향을 열었다.
국립 자연 과학 재단의 청소년에 의한 연구, 기금과 과학 '백'및 기타 지원의 중국 아카데미에 직면하고 있습니다.
그림 3. 셀룰로오스 /
비스 2테 3복합 재료의 열전기 특성 (a-d) 및 굽힘 굽힘 특성
도 4.XPS 멀티 스케일 비스무트 텔루르 화합물 나노 복합체 및 3D X 선 촬영 분석 개략적 복합 막 및 계면 에너지 장벽 필터 저에너지 캐리어 효과 기공
열 전압 및 환경 온도 및 본체 온도를 사용하여 동일계 굴곡 시험도 5 복합 연성 전기적 성능 열전 재료가 형성된다
(6)도 설계 및 유연한 열전 회수 '발생기 데모 장치 구조 열병합