Регистрация / Вход
Прислать материал

Объемные наноструктрурированные термоэлектрические материалы на основе SiGe, модифицированные силицидами переходных металлов

ФИО: Мырзакулов М. К.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: д.ф.-м.н. Ховайло В.В.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов

Академическая группа: МФХ 13-2

Одной из важнейших проблем cсовременной цивилизации является получение и эффективное использование электрической энергии. Задача прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, является очень актуальной в современных условиях истощения природных источников топлива. Среди основных направлений решений задачи, выделено термоэлектричество. На сегодня главная задача в области термоэлектричества является создание новых материалов с высокой термоэлектрической эффективностью при высоких температурах. Материалы на основе SiGe позволяют использовать широкий диапазон температур для получения электрической энергии и имеют большой нереализованный потенциал.

В данной работе исследовались материалы на основе Si0.8Ge0.2 с добавлением силицидов переходных металлов. Этот высокотемпературный термоэлектрический материал обладает высокой механической прочностью и стойкостью к атмосферному окислению. Экспериментальные и теоретические результаты полученные для образцов SiGe демонстрируют возможность увеличения термоэлектрической добротности в объемных нанокристаллических материалах на 20 и более процентов по сравнению с исходным кристаллическим материалом.

Исследованы структура и свойства образцов SiGe с добавлением силицидов переходных металлов, полученных методом механического сплавления в планетарных мельницах-активаторах. Исследования проводились с использованием методов рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии, и гранулометрического анализа на лазерном анализаторе размеров частиц. Получены таблетки с разным временем спекания методом искрового плазменного спекания и на установке Gleeble. Приведены данные рентгеноструктурного фазового анализа, графики распределения частиц по размерам, микрофотографии, снятые на сканирующем электронном микроскопе.

Исследование транспортных свойств материала показало эффективность использования подхода модификации сплава кремний германия силицидами переходных металлов, в частности силицидом железа. Полученные значения теплопроводности спеченных образцов при разных режимах спекания продемонстрировали значительное снижение при добавлении силицида железа по сравнению с чистыми объёмными наноструктурированными образцами приготовленными в подобных условиях.