[发明专利]利用辐照处理增强热电材料性能的方法

说明书

技术领域

本公开涉及的领域通常包括热电材料处理，特别地，涉及利用辐照处理增强热电材料性能。

背景技术

中子和离子辐照材料产生能够影响材料性质的缺陷。

发明内容

用于增强热电材料的热电特性的方法可基于产生大密度的声子散射点，通过利用中子或其他的中性或带电粒子，或电磁辐射(伽马或X射线)辐射材料而在热电材料中结合纳米尺度的内部缺陷而产生所述大密度的声子散射点。

本发明的其他示例性实施例将从以下提供的详细描述中显而易见。应该理解的是，公开本发明的示例性实施例的详细描述及特定的实例只是为了说明目的而并不意在限制本发明的范围。

本发明还提供了以下解决方案：

1、一种方法，包括：

提供热电材料；

辐照所述热电材料以在所述热电材料中产生纳米长度量级特征。

2、如解决方案1所述的方法，其中所述纳米长度量级特征包括一个或多个点缺陷。

3、如解决方案1所述的方法，其中所述纳米长度量级特征包括一个或多个晶体缺陷。

4、如解决方案3所述的方法，其中所述一个或多个晶体缺陷包括一个或多个在所述热电材料中形成的新晶界。

5、如解决方案3所述的方法，其中所述一个或多个晶体缺陷包括在所述热电材料内的晶格失配。

6、如解决方案3所述的方法，其中所述一个或多个晶体缺陷包括在所述热电材料内的孪晶。

7、如解决方案1所述的方法，其中所述热电材料内的所述纳米长度量级缺陷包括一个或多个点缺陷和晶体缺陷。

8、如解决方案1所述的方法，其中辐照所述热电材料诱导所述热电材料中的元素嬗变。

9、如解决方案1所述的方法，其中辐照所述热电材料诱导新元素通过离子注入进入所述热电材料。

10、如解决方案1所述的方法，其中辐照所述热电材料将元素的特定同位素结合在所述热电材料中。

11、如解决方案1所述的方法，其中辐照所述热电材料包括中子辐照。

12、如解决方案1所述的方法，进一步包括热处理所述热电材料。

13、如解决方案1所述的方法，进一步包括采用辐照过的热电设备从能量源产生电。

14、一种用于增强热电材料的热电品质因数的方法，包括：

提供热电材料；

提供第一辐照设备；

将所述热电材料引入所述第一辐照设备内；以及

辐照所述热电材料以在所述热电材料中产生纳米长度量级特征。

15、如解决方案14所述的方法，进一步包括：

提供第二辐照设备；

在所述第二辐照设备内辐照所述热电材料，其中在所述第一辐照设备和所述第二辐照设备中对所述热电材料的辐照在所述热电材料中产生纳米长度量级的特征。

16、如解决方案15所述的方法，其中在所述第一辐照设备内和在所述第二辐照设备内对所述热电材料的辐照是串行进行的。

17、如解决方案15所述的方法，其中在所述第一辐照设备内和在所述第二辐照设备内对所述热电材料的辐照是并行进行的。

18、如解决方案14所述的方法，进一步包括采用热处理设备热处理所述热电材料。

19、如解决方案14所述的方法，其中所述第一辐照设备包括中子束设备。

20、如解决方案14所述的方法，其中所述第一辐照设备包括粒子加速器。

附图说明

通过详细描述及附图，能够更充分地理解本发明的示例性实施例，其中：

图1是根据示例性实施例的辐照热电材料以诱导纳米级缺陷及附加晶界的工艺示意图。

具体实施方式

下面的实施例(一个或多个)描述实质上只是示范性(说明性)的，决不意在限制本发明、其应用或用途。

如图1所示的示例性实施例描述了采用辐照设备16辐照热电材料8以形成具有改进热电性能的辐照热电材料10的工艺。辐照前，热电材料8可包括晶界12。在一个实施例中，辐照后的热电材料10可包括除晶界12之外的新晶界13。在另一实施例中，辐照热电材料10也可具有其他有益的材料缺陷，包括纳米长度量级(纳米级)尺度缺陷14或特征14，其可位于现有晶界12处、新晶界13处、和/或在组成辐照热电材料10的晶粒内部。

上述通过辐照增强热电材料10的性能可在应用于特定设备时证明其多种工程设计优点，但是通常可被期望来改进材料热电品质因数(ZT)，该热电品质因数(ZT)自身取决于其他材料特性。这些其他材料特性可包括赛贝克(Seebeck)系数(S)、电阻率(ρ)及热导率(k)，使得ZT＝S²T/kρ，其中T是温度。