(Bi,Sb)_(2)Te_(3)/SiC纳米复合材料的热电性能增强:纳米SiC的尺寸和组分调控的影响

纳米复合是增强材料热电性能的有效手段,特别是纳米SiC粉末常被用来制备基于Bi_(2)Te_(3)的纳米复合材料,但是纳米粒子的尺寸对热电性能的影响并不清楚.本文中,我们制备了一系列不同粒度的纳米SiC弥散于BiSbTe基体的复合材料,并系统研究了其热电性能,发现纳米粒子的尺寸对BiSbTe材料电学性能有显著影响.小尺寸的纳米SiC复合会产生更高的电导率,纳米SiC的复合会增强材料的Seebeck系数,但这一增强与SiC的尺寸并无显著关联;另外,小尺寸的纳米SiC能够在一定程度上散射声子,而较大尺寸的纳米SiC却会使热导率增加,当纳米SiC尺寸为30 nm时,复合材料的ZT值达到了1.12,相比基体材料(ZT值为0.95)提高了18%.之后,通过优化基体组分、液相助烧以及优化烧结条件,材料的ZT值进一步提升到了1.33.本文证明,在BiSbTe材料中弥散分布小尺寸的纳米SiC能更有效地增强热电性能.此外,组分调控以及处理工艺的优化对于高性能的(Bi,Sb)_(2)Te_(3)/SiC纳米复合材料的获得必不可少.