[发明专利]一种玻璃纤维/Bi2Te3热电薄膜复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种玻璃纤维／Bi₂Te₃热电薄膜复合材料，其特征在于：该复合材料包括玻璃纤维基体以及均匀沉积在其表面上的Bi₂Te₃热电薄膜层，形成核-壳结构；其中，玻璃纤维的直径为5～10μm，Bi₂Te₃热电薄膜层的厚度为1～2μm，膜层结构致密且与玻璃纤维表面结合良好；

Bi₂Te₃热电薄膜层的晶粒尺寸在100nm～2μm范围内变化，并具有（015）和（00l）垂直于薄膜的面外织构；

所述的玻璃纤维／Bi₂Te₃热电薄膜复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）玻璃纤维表面处理：

对玻璃纤维表面进行清洗，使用酒精、丙酮和去离子水依次淋洗10～15分钟，然后在真空环境下100～150℃加热烘烤10～30分钟；

（2）玻璃纤维表面沉积Bi₂Te₃热电薄膜层：

将清洁处理后的玻璃纤维置于可360度旋转的镀膜样品支架上，在非平衡磁控沉积系统内进行Bi₂Te₃热电薄膜层的生长，生长条件为：溅射靶材为商用块体Bi₂Te₃，背景真空度为（4～6）×10^-4 Pa，工作气体为0.4～0.6Pa的高纯氩气，生长加热温度范围为室温至150℃，沉积速率为≥ 5 μm/h，沉积功率为60～100W，样品支架旋转速度为20～40转/分钟。

2.根据权利要求1所述的玻璃纤维／Bi₂Te₃热电薄膜复合材料，其特征在于：玻璃纤维/Bi₂Te₃热电薄膜复合材料的轴向电导率为1500～2500 S/cm，Seebeck热电系数50～100 μV/K。

3.根据权利要求1所述的玻璃纤维／Bi₂Te₃热电薄膜复合材料，其特征在于：复合纤维材料弯折半径为1cm时，电阻值的相对变化小于10%；弯折半径为2cm时，电阻值的相对变化小于3%，热电系数无明显改变。

4.根据权利要求1所述的玻璃纤维／Bi₂Te₃热电薄膜复合材料，其特征在于：沉积温度为室温时，Bi₂Te₃热电薄膜的晶粒尺寸为100～110nm，并具有（015）面外织构；沉积温度为150℃时，薄膜晶粒尺寸为1～2μm，具有（00l）面外织构。