C-Therm TCi导热系数仪在热电材料上的应用

    随着全球工业化进程的加快, 世界能源短缺和枯竭已经成为每个国家不容忽视的问题, 严重制约着社会长期稳定发展。研究和开发新能源已经成为全球能源发展的趋势。

    生活中有许多耗费能源所生成、却又被废弃的热能，例如：汽车尾气、工厂锅炉排放的气体等等。如果能将这些热能善加利用，即可成为再次使用的能源；电能是最广泛使用的能源形式,但是目前发电的主要形式还是化石能源，这些能源的使用在给我们带来便利的同时，也带来了全球关注的环境问题；现代制冷技术给人们生活带来了很多便利，但是氟里昂制冷剂所带来的环境问题却不容忽视。热电材料以其独特的性能成为一种很有发展前途的功能材料, 它的应用包括温差发电和温差制冷。

    热电材料（又称温差电材料）是利用固体内部载流子和声子的传输及其相互作用来实现将热能和电能之间相互转换的半导体功能材料，可实现热能和电能的直接相互转化。无论用于发电还是制冷，热电材料的Z值越高越好。从前面的公式可知，材料要得到高的Z值，应具有高的Seebeck系数，高的电导率和低的热导率，所以好的热电材料必须要像晶体那样导电，同时又像玻璃那样导热。

    热电材料的三个系数变化不是独立的，实验证明，对许多半导体材料，电导率提高导一定值后，其Seebeck系数却随着电导率的进一步提高而大幅度下降。若想获得性能更好的热电材料，降低材料的导热系数成为提高热电性能的最重要途径。材料的热导率为电子热导率和声子热导率之和。对热电材料而言，电子热导率占总热导率的比例较小。因此，通过增强晶格点阵对声子的散射来降低声子热导率以调节材料的热导率几乎成为提高材料热电优值最主要的方法。可以通过改变晶体结构、掺杂以及将材料制备成多晶材料，利用晶界对声子的衍射作用来降低声子的热导率。故而，研究和测试热电材料的导热系数成为影响材料性能和提高ZT值的关键因素。