Регистрация / Вход
Прислать материал

Улучшение термоэлектрических свойств Ca3Co4O9+δ путем замещения катионов Ca и Co

ФИО: Порохин С. В.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: д.ф.-м.н. Ховайло Владимир Васильевич, д.ф.-м.н. Васильев Александр Николаевич, д.г.-м.н. Шванская Лариса Викторовна

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов

Академическая группа: ФХ-10-3

Кобальтит кальция обладает слоистой структурой и состоит из двух подрешёток Ca2CoO3 тип NaCl, и CoO2 типа CdI2. Является проводником p-типа. Материал демонстрирует высокие значения фактора мощности и термоэлектрической добротности. Относительно низкая стоимость, устойчивость к окислению кислорода при высоких температурах и не токсичность, позволяют рассматривать кобальтит кальция как перспективную основу для разработки новых термоэлектрических материалов [1-2].

Образцы химического состава Ca3–xLaxCo4–ySiyО9+δ (x=0, 0.1; y=0, 0.02) были приготовлены с помощью твердофазного синтеза в два этапа. Полученный порошок был консолидирован с помощью искрового плазменного спекания. Размер зерен, структура были изучены при помощи сканирующего электронного микроскопа, состав образцов – рентгенофазовым анализом. Температуропроводность D образцов определялась методом лазерной вспышки. Затем производился расчет теплопроводности, k = D∙Cp∙d, где Cp – теплоемкость, d – плотность. Измерение электросопротивления и термоЭДС проводились на установке Cryotel 1000 RS в защитной атмосфере гелия в интервале температур 293–1000 К.

Обнаружено, что теплопроводность k допированного образца равна 1.66 Вт/(м·К), что меньше чем k = 2,6 Вт/(м·К) у чистого Ca3Co4O9+δ. Значение фактора мощности PF = S2/r = 1.24 и 1.40 мк Вт·К–2см–1 для допированного и чистого образца соответственно. Термоэлектрическая добротность ZT = S2/rk при 470 К, Ca2.9La0.1Co3.98Si0.02О9+δ выше на ~ 38% чем у чистого материала Ca3Co4O9+δ.

Список литературы

1. Sajid Butt, et al. J. Alloys Comp. 588 (2014) 277–283

2. Chia-Jyi Liu, et al. J. Electronic Mater. 40 (2011) 1042-1045