CN105070819B - 一种调控氧化物材料热导率的方法 - Google Patents

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Abstract

一种调控氧化物材料热导率的方法，涉及热电材料。(1)取一片氧化物功能材料，清洗后，测量其热导率；(2)将步骤(1)中的氧化物功能材料放入抗高压的反应腔里，往反应腔中滴入H2O，封闭反应腔；(3)将处于超临界状态的CO2通入反应腔中，待反应腔中的气压降到常温常压后把氧化物功能材料取出，测量超临界流体处理后的氧化物功能材料样品的热导率；(4)比较超临界流体处理前后氧化物功能材料热导率的变化，得到超临界流体有效调控氧化物功能材料热导率的结果。处理过程中，温度条件容易满足；时间短、效率高；并且不会对材料造成损伤。

Description

一种调控氧化物材料热导率的方法
技术领域
本发明涉及热电材料，尤其是涉及利用超临界流体的一种调控氧化物材料热导率的方法。
背景技术
热电材料能够把环境中的热量转换成电能，也能通过电能使热量从一处输运到另一处，达到制冷的效果，是一种环境友好的功能材料。热电材料的效率通常用无量纲优值ZT＝S2σT/κ衡量,其中S、σ、κ、T分别为材料的塞贝克系数、电导率、热导率、绝对温度，热电优值越高表示材料的热电转换效率越高。氧化物热电材料具有无毒、储量丰富、热稳定性好等优点，因此是一类备受关注的热电材料。常见的氧化物热电材料主要有NaCo2O4、SrTiO3、ZnO等，这些氧化物虽然有较高的功率因子(S2σ),但其热导率确相对较高，因此降低材料的热导率是提高热电优值的一种有效方式。
由于氧化物材料的热导主要由声子贡献，因此可以通过引入不同的声子散射机制来降低材料的热导率，从而调节材料的热电性能。文献(Journal of Alloys andCompounds，2005，392，306-309)指出在1173K、1273K、1873K的温度下对SrTiO3退火，产生氧缺陷，其热导率最高降低了40％，ZT值和La掺杂的SrTiO3类似；文献(Applied PhysicsLetters 2013，103,082115)指出利用射频溅射法制备了ZnO1-xSx薄膜，发现S掺杂的ZnO的热导率比ZnO相比大幅降低。然而这些方法存在一些不足，如退火要求温度高，在材料的衬底热稳定性差的情况下不适用；掺杂要求工艺较复杂。因此，需要寻找一种温度要求不高、操作简便的有效调控材料热导率的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供便捷的、在较低温度下进行的一种调控氧化物材料热导率的方法。
本发明包括以下步骤：
(1)取一片氧化物功能材料，清洗后，测量其热导率；
(2)将步骤(1)中的氧化物功能材料放入抗高压的反应腔里，往反应腔中滴入H2O，封闭反应腔；
(3)将处于超临界状态的CO2通入反应腔中，待反应腔中的气压降到常温常压后把氧化物功能材料取出，测量超临界流体处理后的氧化物功能材料样品的热导率；
(4)比较超临界流体处理前后氧化物功能材料热导率的变化，得到超临界流体有效调控氧化物功能材料热导率的结果。
本发明的优点为：
处理过程中，温度条件容易满足；时间短、效率高；并且不会对材料造成损伤。
附图说明
图1为超临界流体处理前后的样品的热导率曲线图.
具体实施方式
本发明实施例的步骤为：
1、处理前测量过程：取一片大小为6mm×6mm×0.5mm的SrTiO3单晶样品，测量其热导率。
2、装样过程：把步骤1中的样品竖直放在石英玻璃样品架上，再放入反应腔中，用滴管往反应腔内滴入约5mL去离子水，封闭反应腔。
3、处理过程：用注射泵抽取气态CO2并加压至3000psi使之成为液态，同时将反应腔加热至150℃，然后打开连接注射泵和反应腔之间的阀门让液态CO2通入反应腔，CO2达到进入超临界态的压强和温度，成为超临界态的CO2，并把步骤2中滴入的水溶解，让样品在溶有水的超临界CO2流体中静置60min。
4、取样过程：打开反应腔的排压阀门使反应腔内气压降低，同时降低温度，使超临界态CO2变为气态CO2后排出反应腔，打开反应腔，取出样品。
5、处理后测量过程：测量处理后样品的热导率。
6、分析过程：比较分析超临界流体处理前后在不同温度下的热导率，发现处理后的样品热导率出现明显变化，如图1所示。

Claims (1)

1.一种调控氧化物材料热导率的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)取一片SrTiO3单晶，清洗后，测量其热导率；
(2)将步骤(1)中的SrTiO3单晶放入抗高压的反应腔里，往反应腔中滴入H2O，封闭反应腔；
(3)将处于超临界状态的CO2通入反应腔中，待反应腔中的气压降到常温常压后把氧化物功能材料取出，测量超临界流体处理后的氧化物功能材料样品的热导率；
(4)比较超临界流体处理前后SrTiO3单晶热导率的变化，得到超临界流体有效调控SrTiO3单晶热导率的结果。
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