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1、10申请公布号CN104164581A43申请公布日20141126CN104164581A21申请号201410352858422申请日20140724C22C1/05200601C22C1/10200601C22C13/00200601H01L35/1820060171申请人宁波工程学院地址315016浙江省宁波市海曙区翠柏路89号72发明人杜正良54发明名称一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料57摘要本发明公开了一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料，涉及热电材料，通过向MG2SI02GE01SN07基热电材料中掺杂GE元素，降低了MG2SI03SN07。
2、晶格热导率，从而提高MG2SI03SN07基热电材料的ZT值。本发明GE掺杂的MG2SI03SN07基热电材料的热电性能优于现有的MG2SI03SN07材料，其机理是GE原子和SI原子间、GE原子与SN原子间的质量差与原子半径差可阻碍热传导，降低材料的晶格热导率，从而提高材料的热电性能，填补了用GE元素掺杂的MG2SI03SN07基热电材料的空白，工艺简单，成本较低。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104164581ACN104164581A1/1页21一种低热导率的MG2SI02G。
3、E01SN07基热电材料，其特征在于通过向MG2SI02GE01SN07基热电材料中掺杂GE元素，降低了MG2SI03SN07晶格热导率，从而提高MG2SI03SN07基热电材料的ZT值。2一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料的制备方法，其包括以下具体步骤1）将包含镁、锌、硅和锑的原料试样按化学计量MG2SI02GE01SN07099SB001研磨均匀；2）将步骤1中的原料试样放入热处理炉中进行熔炼；3）取出步骤2中的原料试样并研磨成粉末，在真空放电等离子烧结10MIN，得到10GE掺杂的MG2SI02GE01SN07099SB001块状样品。3根据权利要求2所述的一种低热导。
4、率的MG2SI02GE01SN07基热电材料的制备方法，其特征在于所述的镁、锗、锡、硅、锑的纯度均为99以上。4根据权利要求2所述的一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料的制备方法，其特征在于步骤2中的原料试样在放入热处理炉中进行熔炼之前其上方覆盖有氧化硼粉末。5根据权利要求2所述的一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料的制备方法，其特征在于原料试样在热处理炉中的温度为700OC，时间为10小时。6根据权利要求2所述的一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料的制备方法，其特征在于原料试样在真空放电等离子烧结的压强为50MPA，温度为978K。权利要。
5、求书CN104164581A1/3页3一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料技术领域0001本发明涉及热电材料，尤其是涉及一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料。背景技术0002热电材料是一种实现热能与电能相互转换的功能材料，在热电材料两端有温度差存在时，它可将热能转换为电能。相比传统发电方式，热电材料制成的发电器件具有无机械运动部件、无噪音、无磨损、结构简单、形状可设计等一系列突出优点。并且它可用于工业废热、汽车尾热的回收利用，在热电材料中通入电流时，它可将电能转换为热能，一端吸热而另一端放热，这种特性可用于制冷，采用热电材料制成的制冷装置具有很多优点，比如无。
6、需化学介质且体积小等，在医用与家用冰箱、车用家用空调、激光探测器和计算机芯片的冷却等方面具有广阔的应用前景。0003热电材料的性能用热电优值ZT2T/衡量，其中、分别为材料的塞贝克系数、电导率与热导率，绝大多数的优质热电材料含有毒元素且价格昂贵，而MG2SI,SN基热电材料具有元素储量丰富、成本很低、环境友好等一系列优点，但较高的热导率使其热电性能较低，热电优值ZT不高。发明内容0004本发明的目的在于提供一种GE掺杂MG2SI03SN07基热电材料，通过向MG2SI02GE01SN07基热电材料中掺杂GE元素，降低了MG2SI03SN07晶格热导率，从而提高了MG2SI03SN07基热电材料。
7、的ZT值。0005本发明解决其技术问题采用的技术方案如下一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料，通过向MG2SI02GE01SN07基热电材料中掺杂GE元素，降低了MG2SI03SN07晶格热导率，从而提高MG2SI03SN07基热电材料的ZT值。0006一种低热导率的MG2SI02GE01SN07基热电材料的制备方法，其包括以下具体步骤1）将包含镁、锗、锡、硅和锑的原料试样按化学计量MG208SI02GE01SN07099SB001研磨均匀；2）将步骤1中的原料试样放入热处理炉中进行熔炼；3）取出步骤2中的原料试样并研磨成粉末，在真空放电等离子烧结10MIN，得到10GE掺杂。
8、的MG208SI02GE01SN07099SB001块状样品。0007作为优选的，所述的镁、锗、锡、硅、锑的纯度均为99以上。0008为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于，步骤2中的原料试样在放入热处理炉中进行熔炼之前其上方覆盖有氧化硼粉末。这样设置，氧化硼在熔炼温度700度时，会融化形成一层液体薄膜，覆盖在原料试样上方，阻止了原料试样与外界的接触，起到一个密封作用，尤其是阻止了MG的氧化和挥发。0009为了获得更好的技术效果，进一步的技术改进在于，原料试样在热处理炉中的温度为700OC，时间为10小时。说明书CN104164581A2/3页40010为了获得更好的技术效果，进一步的技。
9、术改进在于，原料试样在真空放电等离子烧结的压强为50MPA，温度为978K。0011本发明的有益效果是本发明GE掺杂的MG2SI03SN07基热电材料的热电性能优于现有的MG2SI03SN07材料,其机理是GE原子和SI原子间、GE原子与SN原子间的质量差与原子半径差可阻碍热传导，降低材料的晶格热导率，从而提高材料的热电性能，填补了用GE元素掺杂的MG2SI03SN07基热电材料的空白，工艺简单，成本较低。附图说明0012图1为MG2SI02GE01SN07099SB001与MG2SI03SN07099SB001的晶格热导率随温度变化关系曲线。0013图2为MG2SI02GE01SN07099。
10、SB001与MG2SI03SN07099SB001的ZT值随温度变化关系曲线。具体实施方式0014以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。实施例0015将原料粉末（镁、锗、硅、锡、锑）按化学计量比MG2SI02GE01SN07099SB001（其中MG2SI03SN07099SB001样品中的MG过量为8，因为在高温时MG会容易挥发，进而导致最后得到的样品中的MG含量比化学式的要少），研磨均匀后置于氧化铝敞口坩埚中，原料上方覆盖上氧化硼粉末，氧化硼在熔炼温度700OC时，会融化形成一层液体薄膜，覆盖在原料试样上方，阻止了原料试样与外界的接触，起到一个密封作用，尤其是阻止了MG的氧化和挥发。
11、。将原料试样在热处理炉中熔炼（700OC，10H），取出试样于手套箱中研磨成粉末，在50MPA，978K真空放电等离子烧10MIN，得到10GE掺杂的MG2SI02GE01SN07099SB001块状样品。0016对比例将原料粉末（镁、硅、锡、锑）按化学计量比MG2SI03SN07099SB001（其中MG2SI03SN07099SB001样品中的MG过量为8，因为在高温时MG会容易挥发，进而导致最后得到的样品中的MG含量比化学式的要少）研磨均匀后置于氧化铝敞口坩埚中，原料上方覆盖上氧化硼粉末，在热处理炉中熔炼（700OC，10H），取出试样于手套箱中研磨成粉末，在40MPA，913K真空放电。
12、等离子烧结10MIN，得到MG2SI03SN07099SB001块状样品。0017以上所述的镁、锗、硅、锡、锑均为99以上。0018性能检测材料的热导率根据采用TC1200RH型激光脉冲热分析仪测量的热扩散系数、比热及材料的密度计算得到。材料的塞贝克系数和电导率采用LINSEISLSR3电性能测试仪测得。材料的晶格热导率根据上述测量结果按公式LL0T得到L0为洛伦兹常数，热电优值按公式ZT2T/得到。0019应该强调的是，本发明公开内容的上述实施方式仅仅是实施的可能实施例，并且仅为了清楚地理解本公开内容的原理而被阐述，在基本上不偏离本发明公开内容的精神和原理的情况下，可以对本公开内容的上述实施方式进行很多变化和修改，在这里所有这些说明书CN104164581A3/3页5修改和变化意图包括在本公开内容的范围内容。说明书CN104164581A1/1页6图1图2说明书附图CN104164581A。