[发明专利]纳米复合热电转换材料及其制造方法

权利要求书

1.一种纳米复合热电转换材料(1)，其中纳米尺寸的声子散射颗粒(14)分散在热电转换材料的基体中，所述纳米复合热电转换材料的特征在于：

所述基体具有多晶结构，

在所述基体中存在形成所述多晶结构的结晶晶粒(10)和与所述结晶晶粒(10)在组成上不同的结晶晶粒边界相(12)；和

相同类型的声子散射颗粒(14)分散在所述晶粒(10)和所述结晶晶粒边界相(12)内。

2.根据权利要求1所述的纳米复合热电转换材料(1)，其中分散在起始溶液中的所述声子散射颗粒(14)分散在所述结晶晶粒(10)和所述结晶晶粒边界相(12)内。

3.根据权利要求1或2所述的纳米复合热电转换材料(1)，其中所述结晶晶粒(10)中的每一个的直径小于或等于100nm。

4.根据权利要求3所述的纳米复合热电转换材料(1)，其中：

分散在所述晶粒(10)内的所述声子散射颗粒(14)中的每一个的直径为1至10nm；和

分散在所述结晶晶粒边界相(12)内的所述声子散射颗粒(14)中的每一个的直径为1至10nm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的纳米复合热电转换材料(1)，其中分散在所述晶粒(10)内的所述声子散射颗粒(14)和分散在所述结晶晶粒边界相(12)内的所述声子散射颗粒(14)具有相同的直径。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的纳米复合热电转换材料(1)，其中所述声子散射颗粒(14)是SiO₂粉末。

7.一种用于制造纳米复合热电转换材料的方法，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所述热电转换材料的基体中，所述方法的特征在于包括：

通过溶解所述热电转换材料的每种组成元素的盐来制备起始溶液和将声子散射颗粒(14)分散在其中的第一步骤；

将还原剂滴入所述起始溶液中以将所述热电转换材料的每种所述组成元素沉淀到所述声子散射颗粒(14)的表面上以形成浆料的第二步骤；

对所述浆料进行水热处理和形成复合物的第三步骤，在所述复合物中所述声子散射颗粒(14)分散在具有高熔点合金相和低熔点合金相的基体前体中，所述高熔点合金相具有相对高的熔点，所述低熔点合金相具有低的熔点；

烧结所述复合物和形成烧结体的第四步骤，在所述烧结体中所述声子散射颗粒(14)分散在多晶基体中；和

通过对所述烧结体进行热处理来选择性地仅熔化在所述烧结体的结晶晶粒边界中的所述低熔点合金相，和使附近的声子散射颗粒(14)结合到所得低熔点熔融相中，由此形成边界相，成为其中所述声子散射颗粒分散在所述低熔点合金相中的复合物的第五步骤。

8.根据权利要求7所述的用于制造纳米复合热电转换材料的方法，其中：

在所述第一步骤中，在所述热电转换材料中的至少一种类型的组成元素以相对于在室温下其固溶限过量的量溶解在所述起始溶液中；

在所述第三步骤中，所述过量的量的组成元素沉淀在所述基体前体中并且作为第二类型的声子散射颗粒(14)分散；和

在所述第五步骤中，所述晶粒边界相通过与所述声子散射颗粒(14)一起分散所述第二类型的声子散射颗粒来形成。

9.根据权利要求7或8所述的用于制造纳米复合热电转换材料的方法，其中所述结晶晶粒的每一个的直径小于或等于100nm。

10.根据权利要求9所述的用于制造纳米复合热电转换材料的方法，其中：

分散在所述结晶晶粒(10)内的所述声子散射颗粒(14)的每一个的直径为1至10nm；和

分散在所述结晶晶粒边界相(12)内的所述声子散射颗粒(14)的每一个的直径为1至10nm。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的用于制造纳米复合热电转换材料的方法，其中分散在所述结晶晶粒(10)内的所述声子散射颗粒(14)和分散在所述结晶晶粒边界相(12)内的所述声子散射颗粒(14)具有相同的直径。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的用于制造纳米复合热电转换材料的方法，其中所述声子散射颗粒(14)是SiO₂粉末。

13.一种纳米复合热电转换材料，包括：

热电转换材料的基体，

其中纳米尺寸的声子散射颗粒分散在热电转换材料的基体中，

其中所述基体具有多晶结构，

其中在所述基体中存在形成所述多晶结构的结晶晶粒和与所述结晶晶粒在组成上不同的结晶晶粒边界相；和

其中所述相同类型的声子散射颗粒分散在所述结晶晶粒和所述结晶晶粒边界相内。