[发明专利]一种SnTe-In2Te3系热电材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种具有低电导率的非晶态的SnTe-In₂Te₃系块状热电材料及其制备方法，涉及热电材料领域。

背景技术

热电材料的研究，目前主要集中在降低热电材料的热导率方面。为了降低热电材料的热导率，将材料低维化是一个有效的方法，常用技术集中在掺杂、薄膜、纳米化等方面。在热导率方面，非晶材料的热导率大大低于其晶体材料的热导率，这是由于非晶态在结构上完全不同于晶态，晶态结构特征突出有序，而非晶态结构特征则突出无序，这个结构特征的不同赋予了非晶态更加优异的热学性能。因此，非晶态极有可能为探索新型高热电优值ZT热电材料提供新的可能性。

发明内容

在上述理论基础上，本发明的目的在于提供了一种低热导率的、非晶态的SnTe-In₂Te₃系块状热电材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的制备方法包括两个主要步骤：熔体甩带工艺（MS）和放电等离子烧结（SPS）工艺。

较佳地，所述SnTe-In₂Te₃系热电材料的组分为SnTe与In₂Te₃的摩尔比为30/70、35/65、40/60、50/50、64/36。

较佳地，所述熔体甩带（MS）工艺参数为：加热功率：15kW；循环水温：10~12℃；压强差：0.035MPa；铜辊转速：50m/s；铜辊表面清洁度：保持清洁光滑；石英管尖嘴大小：0.5mm；熔炼合金均匀性：均匀，无气孔，无分层；石英管距铜辊表面高度：1cm；吹气方式：完全熔融后延迟1~2s；感应熔炼合金状态：合金打磨外表面，并砸碎。

较佳地，所述放电等离子烧结（SPS）工艺参数为：烧结温度为160℃，烧结压力为8.5kN，压强300MPa，升温曲线为：用1min快速升温到140℃，在10s后达到150℃，再经5s到达155℃，然后经5s达160℃；最后烧结温度维持在160±1℃，在该温度下保温保压5min。

有益效果

通过本发明提供的制备方法，可以获得具有非晶态结构的SnTe-In₂Te₃系块状热电材料，所述材料具有极低的热导率，在423K时热导率Kmin=0.173Wm^-1k^-1。

具体实施方式

实施例1

一种SnTe-In₂Te₃系热电材料及其制备方法，所述SnTe-In₂Te₃系热电材料的组分为SnTe与In₂Te₃的摩尔比为35：65；所述制备方法包括熔体甩带工艺（MS）和放电等离子烧结（SPS）工艺；所述熔体甩带（MS）工艺参数为：加热功率：15kW；循环水温：10~12℃；压强差：0.035MPa；铜辊转速：50m/s；铜辊表面清洁度：保持清洁光滑；石英管尖嘴大小：0.5mm；熔炼合金均匀性：均匀，无气孔，无分层；石英管距铜辊表面高度：1cm；吹气方式：完全熔融后延迟1~2s；感应熔炼合金状态：合金打磨外表面，并砸碎；所述放电等离子烧结（SPS）工艺参数为：烧结温度为160℃，烧结压力为8.5kN，压强300MPa，升温曲线为：用1min快速升温到140℃，在10s后达到150℃，再经5s到达155℃，然后经5s达160℃；最后烧结温度维持在160±1℃，在该温度下保温保压5min。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。