Ca_3Co_4O_9陶瓷的制备和热电性能

氧化物半导体陶瓷材料是新型的中、高温热电材料。采用传统固相合成法和溶胶 -凝胶法成功地制备了Ca3Co4O9陶瓷。对它们的显微结构和热电性能 (Seebeck系数、电导率和热导率 )进行了研究。实验结果表明 ,由两种方法制备得到的Ca3Co4O9陶瓷具有类似的热电性能。Ca3Co4O9陶瓷为取向无规则片状结构 ,属于 p型半导体热电材料 ,其热电品质因子随温度升高而增大。Ca3Co4O9陶瓷具有大的Seebeck系数和低的热导率 ,但它的电导率仍然偏低 。

制备工艺对La改性的Ca_3Co_4O_9基陶瓷热电性能的影响

利用常压烧结、冷等静压成型后常压烧结及热等静压烧结3种不同制备工艺,合成了(Ca0.9La0.1)3Co4O9热电材料。XRD分析表明:不同工艺制备的样品均为Ca3Co4O9相。样品的SEM照片显示:晶粒为片状结构;热等静压烧结制备的样品,其片状结构不明显,但致密度较之另外两种工艺大幅度提高,其相对密度为95%。制备工艺对(Ca0.9La0.1)3Co4O9热电材料Seebeck系数影响不大,但热压烧结样品能大幅度提高(Ca0.9La0.1)3Co4O9电导率。在一定温度范围内,随温度升高,功率因子大幅度增加,对于热压烧结的样品尤为显著。

Ca_3Co_4O_9陶瓷的热传输特性(英文)

采用溶胶-凝胶法,结合常压烧结工艺制备了Ca_3Co_4O_9陶瓷。通过热重-差示扫描量热法(thermogravimetric-differential scanning calorimetry, TG-DSC)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)等测试手段探讨了Ca_3Co_4O_9陶瓷的形成过程,分析了不同工艺参数对Ca_3Co_4O_9陶瓷显微结构及性能的影响,研究了晶粒尺寸与热传输性能之间的关系。结果显示:Ca_3Co_4O_9为取向无规则层片状结构,当煅烧温度为750～900℃时,能得到纯相Ca_3Co_4O_9。Ca_3Co_4O_9陶瓷的热导率(κ)较低,且随着温度的升高而逐渐增大。晶粒尺寸的减小对其晶格热导率(κ_1)影响显著,当平均晶粒由92 nm减小到63 nm时,κ_1由1.529W/(m·K)减小到0 959W/(m·K),但对载流子热导率(κ_c)的影响很小。Ca_3Co_4O_9陶瓷的κ随晶粒尺寸的减小而降低,主要是由于κ_1随晶粒尺寸的减小而降低所致。