微纳结构Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)热电材料的制备及性能研究

采用熔融法结合SPS烧结技术制备了不同Yb含量掺杂的Co Sb3块体热电材料,当Yb含量为0.3时,其热电性能最佳,ZT值在800 K达到了1.19。随后采用高能球磨技术,对熔融法合成的Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)粉体进行球磨得到纳米尺度粉体,利用SPS烧结技术制得Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)块体热电材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、热电测试装置(ZEM-3)及激光热导仪等仪器对样品进行表征。XRD分析结果表明球磨后Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)粉体没有发生相变和分解。从FESEM和TEM分析结果可以看出,球磨可以显著细化粉体,SPS烧结之后样品的晶粒尺寸小于500 nm,其中部分晶粒小于100 nm。通过对比球磨前后粉体SPS烧结样品的热电性能发现,晶粒尺寸减小之后塞贝克系数有一定程度的增加,热导率下降明显,降低了1/3,但是材料的电导率下降更为显著,降低了10倍左右,因此导致材料最终的ZT值相应下降。