[发明专利]热电材料Seebeck系数的高精度测量方法

说明书

本发明旨在提供一种操作简单且能精确获得测量值的热电材料Seebeck系数的高精度测量方法。本发明方法包括以下步骤：制备测试探头；布置探测连接；将两组测试探头的同一种金属物测试极与被测热电材料分别组成两个环路，分别检测两对测试极之间的电压，分别记为U₁和U₂；计算被测热电材料的Seebeck系数S，最后得到被测热电材料的Seebeck系数。本发明应用于新材料测试领域。

技术领域

本发明涉及新材料测试领域，特别涉及一种热电材料Seebeck系数（塞贝克系数）的高精度测量方法。

背景技术

随着世界范围内以石油、煤、天然气为代表的一次能源的日益短缺和环境污染的不断恶化，环境友好型的新能源材料——热电材料备受关注。热电材料是利用固体内部载流子运动实现热能和电能转换的功能材料，它可以用于制作温差发电机或者电制冷装置。凭借着结构简单、质量轻、体积小、无运动部件、寿命长、安全、清洁、环保等优势被越来越多的领域广泛使用。

如何测试热电材料的发电性能，保证其质量和一致性也就显得尤为重要。当前测试热电材料的Seebeck系数（塞贝克系数）主要有两种方法，其一是在材料的一端加热几百摄氏度，然后测量中间两个点的Seebeck系数；另外一种是测试热电材料时一端加热10摄氏度左右。但这两种方式均存在一定的不足：第一种加热几百摄氏度的方式，高温加热会导致材料本身发生氧化，使测得的Seebeck系数参杂氧化物的Seebeck系数，从而导致测量不准。同时温度变化几百摄氏度，材料本身的Seebeck系数可能会发生变化。第二种测量方式，由于热电材料本身的导热性很差，当一端加热一个较低的温度时，在中间两个测量点上几乎没有温差，测试Seebeck系数困难而且偏差较大，该方法只能测试尺寸比较小的热电材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简单且能精确获得测量值的热电材料Seebeck系数的高精度测量方法。

本发明所采用的技术方案是：本发明方法包括以下步骤：

（a）制备测试探头：以已知Seebeck系数的铜和康铜作为测试探头的两个测试极，将两种金属物在端点处熔接为一体，并以该熔接点作为探测接触点，其中，铜和康铜的Seebeck系数分别记为S₁和S₂，同时制备两组测试探头；

（b）布置探测连接：将两组测试探头同时与被测热电材料通过探测接触点连接，且两组测试探头与被测热电材料的接触点不同，对其中一组测试探头加热；

（c）将两组测试探头的同一种金属物测试极与被测热电材料分别组成两个环路，分别检测两对测试极之间的电压，其中铜极记为U₁，康铜极记为U₂；

（d）计算被测热电材料的Seebeck系数S：

设两组测试探头在被测热电材料上的两个探测接触点之间的温差为△T，得

U₁=（S₁-S）×△T，

U₂=（S₂-S）×△T，U₁和U₂相除，最后得到

S=U₂×（S₂-S₁）/（U₁-U₂）+S₂。

进一步地，在所述步骤（c）中，检测两对测试极之间的电压时，通过信号放大器放大后，再模数转换器转换，最后经过校准仪校准后测得U₁和U₂。

又进一步地，在所述步骤（a）中，所述铜和康铜不掺杂其它元素，且两种金属物均为均质金属物。