CN102549788B - 纳米复合热电转换材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米复合热电转换材料(100)，包括：由热电转换材料制成的结晶基体(102)；和分散在所述结晶基体(102)中的声子散射颗粒(108)。每个声子散射颗粒(108)包括涂覆有纳米级厚度的结晶膜(104)的至少一个非晶纳米颗粒(106)，并且所述结晶膜(104)的结晶结构与所述热电转换材料的结晶结构不同。纳米复合热电转换材料(100)通过以下步骤来制造：i)将由所述热电转换材料的一种元素过饱和的基体-前体沉淀在所述非晶纳米颗粒周围，由此产生纳米复合颗粒；和热处理所产生的纳米复合颗粒，或ii)通过仅将所述热电转换材料的一种元素沉淀在所述非晶纳米颗粒周围，由此产生第一纳米复合颗粒，并且随后将由所述热电转换材料制成的所述基体-前体沉淀在所述第一纳米复合颗粒周围，由此产生第二纳米复合颗粒，和热处理所述第二纳米复合颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及纳米复合热电转换材料及其制造方法，在所述纳米复合热电转换材料中，纳米尺寸的声子散射颗粒分散在由热电转换材料制成的基体中。
背景技术
热电转换材料是一种基于两种基本的热电效应(即塞贝克效应和珀尔帖效应)将热能直接转换成电能的能量材料。
使用热电转换材料的热电产生装置相比常规的发电技术具有众多优点。例如，热电产生装置具有简单的结构、坚固并且耐久性好。热电产生装置没有可移动的构件。微尺寸的热电产生装置容易制造。热电产生装置不需要维护。热电产生装置高度可靠，具有长的寿命，不引起噪音，并且不产生污染。热电产生装置利用低温废热。
使用热电转换材料的热电冷却装置相比常规的压缩冷却技术也具有优点。例如，热电冷却装置不需要氯氟烃，并且不产生污染。小型热电冷却装置容易制造。热电冷却装置没有可移动的构件，并且不产生噪音。
因此，特别地，因为与能量相关的问题和与环境相关的问题最近变得越来越严重，所以期望热电转换材料将被投入航空、国防、建筑、地质观测、气候观测、医疗保健、卫生、微电子等领域的实际应用中。此外，期望热电转换材料将被用于多种目的，例如，用于利用石油化学行业、冶金和发电行业中的废热。
功率因数P＝S2σ和无量纲性能指数ZT＝(S2σ/κ)T用作评价热电转换材料性能的指数。在该情况下，S代表塞贝克系数，σ代表电导率，κ代表热导率，并且T代表绝对温度。也就是说，为了获得良好的热电特性，塞贝克系数S和电导率σ需要是高的，而热导率κ需要是低的。
对于降低热导率κ，散射传导热的声子是有效的。因此，已经提出一种复合热电转换材料，其中用于散射声子的颗粒(在下文称为“声子散射颗粒”)分散在由热电转换材料制成的基体中。
日本专利申请公开2000-261047(JP-A-2000-261047)描述了一种将用作声子散射颗粒的陶瓷颗粒分散在由热电转换材料CoSbx(2.7＜x＜3.4)制成的基体中的复合热电转换材料。陶瓷颗粒的尺寸范围为亚微米尺寸到几百微米尺寸。公开2000-261047也描述了制造方法，其中将基体的原料粉末与陶瓷粉末混合，使混合的粉末成形，并且进行煅烧。
在公开2000-261047中，未考虑基体和声子散射颗粒(陶瓷颗粒)之间的界面。在一个实施例中，热导率为1.8至3W/km，并且低于不包括分散的声子散射颗粒的热电转换材料CoSbx的约5W/km。然而，热导率需要进一步降低。
在日本专利申请公开2009-147145(JP-A-2009-147145)中，描述了当在基体和声子散射颗粒之间的界面处存在粗糙度(即当界面密度增加)时，由声子散射颗粒引起的声子散射效果增加。在公开2009-147145中，将用作声子散射颗粒的Al2O3纳米颗粒或SiO2纳米颗粒分散在基于CoSb3的热电转换材料基体中，并且使用基体和纳米颗粒之间的界面粗糙度。在该情况下，不可能进一步增加界面粗糙度。
发明内容
本发明提供一种具有新型结构的纳米复合热电转换材料及其制造方法，在所述纳米复合热电转换材料中由热电转换材料制成的基体和声子散射颗粒之间的界面粗糙度增加，使得热导率大幅降低，并且热电转换性能增加。
本发明的一个方面提供纳米复合热电转换材料。所述纳米复合热电转换材料包括由热电转换材料制成的结晶基体；和分散在所述结晶基体中的声子散射颗粒。所述声子散射颗粒的每一个均包括涂覆有纳米级厚度的结晶膜的至少一个非晶纳米颗粒，并且所述结晶膜的结晶结构与所述热电转换材料的结晶结构不同。
本发明的另一方面提供一种制造纳米复合热电转换材料的方法。所述方法包括将非晶纳米颗粒分散在构成热电转换材料的元素的盐的溶液中，其中在所述溶液中，所述元素中一种元素的量相对于在所述热电转换材料中的固溶限过量，并且所述元素中其余元素中的每一种的量均在固溶范围内；通过向所述溶液添加还原剂，将由所述一种元素过饱和的所述热电转换材料制成的基体-前体沉淀在所述非晶纳米颗粒周围，由此产生纳米复 合颗粒；和热处理所产生的纳米复合颗粒，使得所述基体-前体形成为合金，以产生由所述热电转换材料制成的结晶基体，并且同时将所述一种元素沉淀在所述非晶纳米颗粒的表面上以产生结晶膜。
本发明的另一方面提供一种制造纳米复合热电转换材料的方法。所述方法包括将非晶纳米颗粒分散在构成热电转换材料的元素中的一种元素的盐的第一溶液中，其中如果将所述第一溶液添加到第二溶液中，则所述一种元素的量相对于在所述热电转换材料中的固溶限过量；通过向其中分散有所述非晶纳米颗粒的所述第一溶液添加还原剂，将所述一种元素沉淀在所述非晶纳米颗粒的表面上以产生膜，由此产生第一纳米复合颗粒；将所述第一纳米复合颗粒分散在构成热电转换材料的元素的盐的第二溶液中，其中在所述第二溶液中，所述元素的每一种的量在所述热电转换材料中的固溶范围内；通过向其中分散有所述第一纳米复合颗粒的所述第二溶液添加还原剂，将由所述热电转换材料制成的基体-前体沉淀在所述第一纳米复合颗粒周围，由此产生第二纳米复合颗粒；热处理所产生的第二纳米复合颗粒以使所产生的膜结晶，并且同时，所产生的基体-前体形成为合金以产生由所述热电转换材料制成的结晶基体。
在根据本发明上述方面的纳米复合热电转换材料中，声子散射颗粒分散在由热电转换材料制成的结晶基体中。所述声子散射颗粒的每一个均包括涂覆有纳米级厚度的结晶膜的非晶纳米颗粒，并且所述结晶膜的结晶结构与所述热电转换材料的结晶结构不同。因此，因为将具有纳米级厚度的结晶膜夹在所述结晶基体和所述非晶颗粒之间，所以因为晶格失配而引起大的界面粗糙度，并且促进声子的散射。因此，热导率(κ)大幅降低，并且热电转换性能指数(ZT＝(S2σ/κ)T)显著提高。
此外，因为声子散射颗粒的大部分体积由非晶纳米颗粒的低成本材料(例如SiO2)构成，所以可以降低原料成本。
随着声子散射颗粒的直径增加，声子穿过声子散射颗粒内部的频率增加。因为声子被两个界面即基体和膜之间的界面以及膜和非晶颗粒之间的界面散射，所以降低热导率的作用是大的。
附图说明
参考附图，从以下示例性实施方案的说明中，本发明的前述和其它目的、特征和优点将变得明显，附图中类似的附图标记用于表示类似的要素， 其中：
图1A和1B是各自显示根据本发明的纳米复合热电转换材料的内部结构的示意图；
图2A至2D是显示根据本发明的纳米复合热电转换材料的第一制造方法；
图3A至3E是用于纳米复合热电转换材料的第二制造方法；
图4A至4D是显示利用根据本发明的第一制造方法在第一实施例中制造的纳米复合热电转换材料的TEM图像的照片；
图5A至5C是显示利用根据本发明的第二制造方法在第二实施例中制造的纳米复合热电转换材料的TEM图像的照片；
图6A至6C是显示在第一和第二实施例中制造的纳米复合热电转换材料的特性值与相关技术中的值的比较的图。
具体实施方式
图1A和1B各自示意性显示根据本发明的纳米复合热电转换材料的内部结构。
在图1A中显示的纳米复合热电转换材料100中，声子散射颗粒108分散在由热电转换材料制成的结晶基体102中。在图1A中，每个声子散射颗粒108包括涂覆有具有纳米级厚度的结晶膜104的至少一个非晶纳米颗粒106。结晶膜104的结晶结构与热电转换材料的结晶结构不同。
图1B显示放大的图1A中用虚线框F包围的部分。因为具有纳米级厚度的结晶膜104夹在结晶基体102和非晶颗粒106之间，所以因为晶格失配而导致大的界面粗糙度R。也就是说，声子散射颗粒108和结晶基体102之间的界面粗糙度R由结晶膜104和结晶基体102之间的界面粗糙度R1以及结晶膜104和非晶颗粒106之间的界面粗糙度R2引起。由于界面粗糙度R，所以散射声子的性能提高并且热导率降低。
图2A至2D和图3A至3E显示在根据本发明的用于纳米复合热电转换材料的第一和第二制造方法的步骤中组成相的变化。
将描述制造纳米复合热电转换材料的一个具体实施例。在纳米复合热电转换材料中，声子散射颗粒Sb2O3/SiO2分散在由热电转换材料(Bi， Sb)2Te3制成的结晶基体中。每个声子散射颗粒Sb2O3/SiO2包括涂覆有纳米级厚度的结晶膜Sb2O3的至少一个非晶纳米颗粒SiO2。结晶膜Sb2O3的结晶结构与热电转换材料(Bi，Sb)2Te3的结晶结构不同。
首先，将参考图2A至2D描述根据本发明的第一制造方法。
第一制造方法
第一步：图2A
将非晶纳米颗粒SiO2106分散在构成热电转换材料(Bi，Sb)2Te3的元素Bi、Sb和Te的盐(例如BiCl3、SbCl3和TeCl4)的溶液S中。在溶液S中，在元素Bi、Sb和Te中一种元素(例如，Sb)的量相对于在热电转换材料(Bi，Sb)2Te3中的固溶限过量，并且所述元素的其余元素(在该实施例中为Bi和Te)的每一种的量在固溶范围内。
第二步：图2B至2C
通过向溶液S添加还原剂(例如，NaBH4)，将被一种元素Sb过饱和的热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的基体-前体103沉淀在非晶纳米颗粒SiO2106周围，以产生纳米复合颗粒105。
图2B显示在还原的初始阶段中，由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成(用Sb过饱和)制成的基体-前体103沉淀在溶液中的每个非晶纳米颗粒SiO2106周围的状态。
图2C显示在整个溶液中完成还原之后，非晶纳米颗粒SiO2106分散在由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成(用Sb过饱和)的基体-前体103中的料浆。
第三步：图2D
热处理包含所产生的纳米复合颗粒105的料浆以使基体-前体103形成为合金，以产生由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的结晶基体102，并且同时，已经使热电转换材料(Bi，Sb)过饱和的一种元素Sb作为氧化物沉淀在非晶纳米颗粒SiO2106的表面上以产生结晶膜Sb2O3104。在基体102中，可能存在未涂覆有结晶膜Sb2O3104的非晶纳米颗粒SiO2106，以及不涂覆任何非晶纳米颗粒SiO2106的结晶膜材料Sb2O3104。
接下来，将参考图3A至3E描述根据本发明的第二制造方法。
第二制造方法
第一步：图3A
将非晶纳米颗粒SiO2106分散在构成热电转换材料(Bi，Sb)2Te3的元素Bi、Sb和Te的一种元素(例如，Sb)的盐(例如，SbCl3)的第一溶液S1中。如果将第一溶液S1添加到下述第二溶液S2中，则所述一种元素Sb的量相对于在热电转换材料(Bi，Sb)2Te3中的固溶限过量。
第二步：图3B
通过向其中分散有非晶纳米颗粒SiO2106的第一溶液S1添加还原剂(例如，NaBH4)，将所述一种元素Sb沉淀在非晶纳米颗粒SiO2106的表面上，使得产生膜104a，并且由此产生第一纳米复合颗粒107。
第三步至第四步：图3C至3D
将第一纳米复合颗粒107分散在构成热电转换材料(Bi，Sb)2Te3的元素Bi、Sb和Te的盐(例如BiCl3、SbCl3和TeCl4)的第二溶液S2中。在第二溶液S2中，元素Bi、Sb和Te每一种的量在热电转换材料的固溶范围内(第三步)。
通过向其中分散有第一纳米复合颗粒107的第二溶液S2添加还原剂(例如，NaBH4)，将由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的基体-前体102a沉淀在第一纳米复合颗粒107周围，以产生第二纳米复合颗粒109(第四步)。
图3C显示在还原的初始阶段，将由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的基体-前体102a沉淀在溶液中的每个第一纳米复合颗粒107周围的状态。
图3D显示在整个溶液中完成还原之后，第一纳米复合颗粒107分散在由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的基体-前体102a中的料浆。
第五步：图3E
热处理所产生的第二纳米复合颗粒109，使得在第二步中产生的膜104a被氧化并结晶以产生结晶膜104，并且同时，在第四步中产生的基体-前体102a形成为合金以产生由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的结晶基体102。
在上述两种制造方法中，热电转换材料是(Bi，Sb)2Te3，结晶膜是Sb2O3，并且非晶纳米颗粒是SiO2。然而，热电转换材料不限于(Bi，Sb)2Te3，结晶膜不限于Sb2O3，并且非晶纳米颗粒不限于SiO2。如下所述可以使用多种材料。
热电转换材料和结晶膜的对实例包括一对热电转换材料(Bi，Sb)2Te3和结晶膜Sb2O3，一对热电转换材料(Bi，Sb)2(Te，Se)3和结晶膜Te、Bi、TeOx、BiOx、Se、SeOx或Sb，和一对热电转换材料(Bi，Sn)2Te3和结晶膜Sn或SnOx。非晶纳米颗粒的实例包括SiO2、A12O3、TiO2和Si3N4。非晶纳米颗粒的直径为1nm至100nm，优选3nm至20nm，并且更优选5nm至10nm。
结晶膜的厚度为1nm至100nm，优选3nm至20nm，并且更优选3nm至10nm。
实施例
第一实施例
以下描述的纳米复合热电转换材料利用根据本发明的第一制造方法制造。
所制造的纳米复合热电转换材料的构成如下。基体是(Bi，Sb)2Te3。非晶颗粒是SiO2。非晶膜是Sb2O3。
第一步
将0.28g平均直径为5nm的二氧化硅(SiO2)颗粒分散在通过将0.4g氯化铋(BiCl3)、2.56g氯化碲(TeCl4)和1.34g氯化锑(SbCl3)溶解在100ml乙醇中产生的溶液中。
第二步
通过将还原剂滴入上述溶液中来进行还原，所述还原剂通过将2.5gNaBH4溶解在100ml乙醇中来产生。因此，产生乙醇料浆。在乙醇料浆中，将二氧化硅(SiO2)的纳米颗粒分散在由组成为(Bi，Sb)2Te3并且为用Sb过饱和的固溶体的热电转换材料制成的基体-前体中。
利用通过混合500ml水和300ml乙醇产生的溶液过滤料浆，并且随后利用300ml乙醇过滤并清洗。
第三步
在240℃，在气密性密封的高压釜装置中进行水热处理48小时。结果，产生合金。
然后，在N2气流气氛中进行干燥，并且收集粉末。因此，收集约2.1g粉末。
烧结步骤
在360℃对产生的粉末进行放电等离子体烧结(SPS)，并由此产生纳米复合热电转换材料的块状体。
显微观察
利用透射电子显微镜(TEM)观察利用第一制造方法制造的纳米复合热电转换材料(Bi，Sb)2Te3/Sb2O3/SiO2，并且鉴别构成所述结构的材料。在纳米复合热电转换材料中，热电转换材料是(Bi，Sb)2Te3，结晶膜是Sb2O3，并且非晶纳米颗粒是SiO2。图4A至4D中的每个图都是显示根据本发明的典型结构。
图4A显示根据本发明的典型结构。其表明，在由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的结晶基体中(在涂覆有结晶膜的非晶纳米颗粒周围的黑色区域)，存在其表面涂覆有结晶膜Sb2O3(白色)的多个非晶纳米颗粒SiO2(黑色)。
图4D显示放大的图4A中由框包围的部分。其表明，在基体的热电转换材料(Bi，Sb)2Te3和结晶膜Sb2O3之间的界面处存在极大的界面粗糙度，并且平均界面粗糙度为2.6nm。
在图4B中，在基体的热电转换材料(Bi，Sb)2Te3(在结晶材料Sb2O3周围的深灰色)中存在未涂覆任何非晶纳米颗粒SiO2的结晶材料Sb2O3(白色)。在图4C中，未涂覆任何非晶纳米颗粒SiO2的结晶材料Sb2O3(白色)和未涂覆有结晶膜Sb2O3的非晶纳米颗粒SiO2(白色)分散在基体的热电转换材料(Bi，Sb)2Te3(结晶材料Sb2O3和非晶纳米颗粒SiO2周围的深灰色)中。因此，结晶材料Sb2O3和非晶纳米颗粒SiO2以已经参考图2D描述过的方式沉淀。甚至当存在未涂覆任何非晶纳米颗粒SiO2的结晶材料Sb2O3、和未涂覆有结晶膜Sb2O3的非晶纳米颗粒SiO2时，热导率也大幅降低，如下文所述。然而，当非晶纳米颗粒SiO2的至少一部分涂覆有结晶膜Sb2O3时，也就是说，当存在涂覆有结晶膜Sb2O3的非晶纳米颗粒SiO2时，散射声子的性能进一步提高，并且热导率进一步降低。
第二实施例
利用根据本发明的第二制造方法制造构成与在第一实施例中的纳米复合热电转换材料的构成相同的纳米复合热电转换材料。
第一步
将平均直径为5nm的0.15g二氧化硅(SiO2)颗粒分散在通过溶解0.32g氯化锑(SbCl3)于100ml乙醇中产生的第一溶液S1中。
第二步
通过将还原剂滴入上述第一溶液S1中来引起还原，所述还原剂通过将0.6g NaBH4溶解在100ml乙醇中来产生。结果，Sb沉淀到二氧化硅(SiO2)纳米颗粒的表面上以产生膜，并由此产生第一纳米复合颗粒。调节第一溶液S1和还原剂的量以使Sb膜的厚度变成几个nm。
第三步
将第一纳米复合颗粒(其平均直径为10nm)分散在通过溶解0.4g氯化铋(BiCl3)、2.56g氯化碲(TeCl4)和1.16g氯化锑(SbCl3)于100ml乙醇中产生的第二溶液S2中。
第四步
通过将溶解2.2g NaBH4于100ml乙醇中产生的还原剂滴入第二溶液S2中来引起还原。结果，产生乙醇料浆。在乙醇料浆中，将第一纳米复合颗粒分散在由组成为(Bi，Sb)2Te3的热电转换材料制成的基体-前体中。
浆料利用通过将500ml水与300ml乙醇混合所产生的溶液过滤，并随后利用300ml乙醇过滤并洗涤。
第五步
在240℃，在气密密封的高压釜装置中进行水热处理48小时。结果，产生合金。此时，基体-前体形成为合金，并由此产生由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的基体。此时，第一纳米复合颗粒的Sb膜被氧化，并且由此产生结晶膜Sb2O3。如果此时Sb膜的厚度极大，则膜中的Sb可分散到基体中，并且基体的组成可能出现偏差。因此，在第二步中，调节第一溶液S1和还原剂的量以使Sb膜的厚度变成几个nm。
然后，在N2气流气氛中进行干燥，并且收集粉末。由此，收集约2.1g粉末。
烧结步骤
在360℃对所产生的粉末进行放电等离子体烧结(SPS)，并由此产生纳米复合热电转换材料的块状体。
显微观察
利用透射电子显微镜(TEM)观察利用第二制造方法产生的纳米复合热电转换材料(Bi，Sb)2Te3/Sb2O3/SiO2，并且鉴别组成其结构的材料。图5A至5C中的每一个都是显示根据本发明的典型结构的TEM图像。
图5A和图5B中的每一个都显示根据本发明的典型结构。其表明在由热电转换材料(Bi，Sb)2Te3制成的结晶基体(涂覆有结晶膜的非晶纳米颗粒周围的黑色区域)中存在多个非晶纳米颗粒SiO2(黑色)，所述多个非晶纳米颗粒SiO2的表面涂覆有结晶膜Sb2O3(白色)。
图5D显示放大的图5A中的框包围的部分。其表明在基体的热电转换材料(Bi，Sb)2Te3和结晶膜Sb2O3之间的界面处存在极大的界面粗糙度，并且平均界面粗糙度为2.7nm。
当采用第二制造方法时，没有发现未涂覆任何非晶纳米颗粒SiO2的结晶材料Sb2O3，并且没有发现未涂覆有结晶膜Sb2O3的非晶纳米颗粒SiO2。
特性评价
测量在第一和第二实施例中利用第一和第二制造方法制造的每种纳米复合热电转换材料的热导率。图6A显示所测量的热导率，图6B显示所测量的塞贝克系数，并且图6C显示所测量的电阻率。测量通过以下测量方法来进行。
1.热导率的测量
热导率通过热导率评价方法(稳态法)和闪蒸法(非稳态法)(利用采用闪蒸法测量热导率的热导率测量装置(由NETZSCH制造))来测量。
2.输出因子
利用由ULVAC-RIKO公司制造的ZEM来测量塞贝克系数和电阻率。塞贝克系数利用三点拟合基于AV/AT来测定。电阻率通过四端子法来测量。
如图6A所示，利用第一和第二制造方法制造的每种纳米复合热电转换材料的热导率κ为约0.2W/m/K，并且，远低于相关技术(＊)中未使用声子散射颗粒的热电转换材料(Bi2Te3)x(Sb2Te3)1-x的热导率κ(＝约1.4W/m/K)。如图6C所示，利用第一制造方法制造的纳米复合热电转换材料的电阻率高于利用第二制造方法制造的纳米复合热电转换材料的电阻率。因此，当采用第二制造方法时，由电阻率降低导致ZT增加的效果大 于采用第一制造方法时的效果。如图4D和5C所示，在利用第一和第二制造方法制造的每种纳米复合热电转换材料中，由热电转换材料制成的结晶基体和结晶膜之间的平均界面粗糙度等于或大于2.6nm。
如图6B所示，利用第一和第二制造方法制造的每种纳米复合热电转换材料的塞贝克系数基本上等于相关技术(＊)中的塞贝克系数。
如图6C所示，利用第一和第二制造方法制造的每种纳米复合热电转换材料的电阻率略高于相关技术(＊)中的电阻率，这是因为利用第一和第二制造方法制造的每种纳米复合热电转换材料均包含陶瓷。相关技术(＊)中的值记载于Journal of Crystal Growth 277(2005)第258-263页中。
本发明提供具有新颖结构的纳米复合热电转换材料及其制造方法，其中在由热电转换材料制成的基体和声子散射颗粒之间的界面粗糙度增加，使得热导率大幅增加并且热电转换性能增加。
Claims (17)
1.一种制造纳米复合热电转换材料的方法，其特征在于包括：
将非晶纳米颗粒(106)分散在构成热电转换材料的元素的盐的溶液中，其中在所述溶液中，所述元素中一种元素的量相对于在所述热电转换材料中的固溶限是过量的，并且所述元素的其余元素的每一种的量均在固溶范围内；
通过向所述溶液添加还原剂，将由所述一种元素过饱和的所述热电转换材料制成的基体-前体沉淀在所述非晶纳米颗粒(106)周围，由此产生纳米复合颗粒(105)；和
热处理所产生的纳米复合颗粒(105)，使得所述基体-前体形成为合金，以产生由所述热电转换材料制成的结晶基体(102)，并且同时所述一种元素沉淀在所述非晶纳米颗粒(106)的表面上以产生结晶膜(104)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为1nm至100nm。
3.根据权利要求2所述的方法，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为3nm至20nm。
4.根据权利要求3所述的方法，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为5nm至10nm。
5.一种制造纳米复合热电转换材料的方法，其特征在于包括：
将非晶纳米颗粒(106)分散在构成热电转换材料的元素中的一种元素的盐的第一溶液中，其中如果将所述第一溶液添加到第二溶液中，则所述一种元素的量相对于在所述热电转换材料中的固溶限是过量的；
通过向其中分散有所述非晶纳米颗粒(106)的所述第一溶液添加还原剂，将所述一种元素沉淀在所述非晶纳米颗粒(106)的表面上以产生膜，由此产生第一纳米复合颗粒(107)；
将所述第一纳米复合颗粒(107)分散在构成所述热电转换材料的元素的盐的所述第二溶液中，其中在所述第二溶液中，所述元素的每一种的量在所述热电转换材料中的固溶范围内；
通过向其中分散有所述第一纳米复合颗粒(107)的所述第二溶液添加还原剂，将由所述热电转换材料制成的基体-前体沉淀在所述第一纳米复合颗粒(107)周围，由此产生第二纳米复合颗粒(109)；和
热处理所产生的第二纳米复合颗粒(109)使得所产生的膜结晶，并且同时，所产生的基体-前体形成为合金，以产生由所述热电转换材料制成的结晶基体(102)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为1nm至100nm。
7.根据权利要求6所述的方法，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为3nm至20nm。
8.根据权利要求7所述的方法，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为5nm至10nm。
9.一种纳米复合热电转换材料，其特征在于包括：
由热电转换材料制成的结晶基体(102)；和
分散在所述结晶基体(102)中的声子散射颗粒(108)，其中所述声子散射颗粒(108)的每一个均包括涂覆有纳米级厚度的结晶膜(104)的至少一个非晶纳米颗粒(106)，并且所述结晶膜(104)的结晶结构与所述热电转换材料的结晶结构不同。
10.根据权利要求9所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为1nm至100nm。
11.根据权利要求10所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为3nm至20nm。
12.根据权利要求11所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述非晶纳米颗粒(106)的直径为5nm至10nm。
13.根据权利要求9所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述结晶膜(104)的厚度为1nm至100nm。
14.根据权利要求13所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述结晶膜(104)的厚度为3nm至20nm。
15.根据权利要求14所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述结晶膜(104)的厚度为3nm至10nm。
16.根据权利要求9所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述纳米复合热电转换材料的热导率为约0.2W/m/K。
17.根据权利要求9所述的纳米复合热电转换材料，其中
所述结晶膜(104)和由所述热电转换材料制成的所述结晶基体(102)之间的平均界面粗糙度等于或大于2.6nm。
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