Спосіб отримання нанокомпозиту pbte:zno із незначною теплопровідністю

Реферат: Спосіб отримання термоелектричного РbТе із нановключеннями ZnO включає завантаження у кварцову вакуумовану ампулу високого класу чистоти компоненти свинець (Рb), телур (Те). Потім витримують при температурі, вищій від температури плавлення компонентів, здійснюють гомогенізуючий відпал. Охолоджують на повітрі до кімнатної температури, а отриманий матеріал пресують з подальшим відпалом. До термоелектричного РbТе додають нанодисперсний порошок ZnO. UA 102227 U (12) UA 102227 U UA 102227 U 5 10 Корисна модель належить до технології напівпровідникових матеріалів і може бути використаний у термоелектричних пристроях. IV VI Напівпровідникові сполуки A B і тверді розчини на їх основі - перспективні термоелектричні матеріали для середньої (500-700) K температурної області - синтезують із окремих компонентів і отримують як у вигляді полікристалів, так і монокристалів (Н.Х. IV VI Абрикосов, Л.Е. Шалимова. Полупроводниковые материалы на основе соединений A B . Наука. М. - 1975; Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Справочник. - Киев: Наукова думка. - 1979. - 768 с.). Однак такі способи їх отримання не забезпечують оптимальних значень термоелектричних параметрів матеріалів: коефіцієнт термо-е.р.с. (а), питома електропровідність (σ), теплопровідність (), питома термоелектрична потужність (N =  2  ), термоелектрична 2 добротність ( Z    ) та безрозмірна термоелектрична добротність (ZT).  15 20 25 30 35 40 45 50 55 Суттєвого її покращення можна досягти шляхом модифікації хімічного складу матеріалу легування або утворення твердих розчинів та оптимізації технологічних процесів виготовлення термоелектричних зразків брикетів. Найближчим аналогом є спосіб отримання термоелектричних матеріалів, який полягає в тому, що вихідні компоненти завантажують у кварцову ампулу, яку поміщають у піч, температура якої є вищою від температури плавлення вихідних компонентів і витримують її до отримання сполуки, здійснюють наступний гомогенізуючий відпал і охолоджують до кімнатних температур, після чого одержані злитки дроблять і здійснюють пресування (Фреїк Д.М., Криницький О.С., Матківський О.М. Композитні термоелектричні матеріали із нановключеннями: сучасний стан і перспективи. Sensor Electronics and Microsystem Technologies 2013 - Т. 10, № 4, 60-80 c.). В основу корисної моделі поставлена задача запропонувати такий спосіб отримання термоелектричного матеріалу, в якому додавання нанодисперсного порошку ZnO дозволило б отримати стабільний матеріал з низьким значенням теплопровідності. Поставлена задача вирішується тим, що компоненти високого класу чистоти свинець (Рb), телур (Те) завантажують у кварцову вакуумовану ампулу, яку витримують при температурі, вищій від температури плавлення компонентів, здійснюють гомогенізуючий відпал, охолоджують на повітрі до кімнатної температури, потім одержаний злиток дроблять, згідно з корисною моделлю, до отриманого РbТе додають нанодисперсний порошок ZnO. Одержаний матеріал пресують, методом холодного пресування з подальшим відпалом. Спосіб конкретного виконання. Вихідні компоненти високої чистоти свинець (Рb), телур (Те), взяті у відповідному співвідношенні завантажують у вакуумовану кварцову ампулу, яку поміщають у піч, температура якої є вищою температури плавлення вихідних компонентів і становить 1240 K, витримують при цій температурі протягом 5 год., потім поступово охолоджують, а отриманий злиток дроблять і до нього додають нанодисперсний порошок ZnO. Отриману суміш протягом 2-ох годин перемішують. Діаметр зерен ZnO складає (40-60) нм. Із отриманого матеріалу методом холодного пресування отримують циліндричні зразки, які піддають подальшому відпалу на повітрі для стабілізації термоелектричних параметрів. Отриманий термоелектричний матеріал PbTe-ZnO із вмістом 3 масових відсотки ZnO при (630-660) К має значенням коефіцієнта теплопровідності () =(0,0023-0,0025) Вт/(смК) (креслення). Термоелектричні параметри отриманого таким чином матеріалу є стабільними в часі і він має низькі значення коефіцієнта теплопровідності у порівнянні із нелегованим РbТе (=0,005 Вт/(смK)). На кресленні зображена діаграма температурної залежності коефіцієнта теплопровідності X для термоелектричного композиту РbТе із вмістом нановключень ZnO, масові відсотки: 0,0(1), 0,5(2), 1,5(3), 3(4). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб отримання термоелектричного РbТе із нановключеннями ZnO, який полягає в тому, що високого класу чистоти компоненти свинець (Рb), телур (Те) завантажують у кварцову вакуумовану ампулу, витримують при температурі, вищій від температури плавлення компонентів, здійснюють гомогенізуючий відпал, охолоджують на повітрі до кімнатної температури, а отриманий матеріал пресують з подальшим відпалом, який відрізняється тим, що до термоелектричного РbТе додають нанодисперсний порошок ZnO у кількості 3 масових відсотків. 1 UA 102227 U 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що отриманий матеріал має низьке значення коефіцієнта теплопровідності (), =(0,0023-0,0025) Вт/(см∙K) при (630-660) K. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2