[发明专利]室温下块体热电材料的热扩散系数计算方法

说明书

本申请涉及一种室温下块体热电材料的热扩散系数计算方法，包括：选取标样，在测量其厚度后，将标样放入真空加热平板进行加热，并利用红外相机测量标样上表面所选微区达到稳定温度的半升温时间；利用公式及测得标样的半升温时间计算常数C，其中α是热扩散系数，L是样品厚度，t₅₀是样品的半升温时间；测量样品的厚度，并将其放入真空加热平板进行加热，测量待测的样品上表面所选微区达到稳定温度的半升温时间；利用根据标样计算得出的常数C及所测的待测的样品厚度和半升温时间t₅₀，根据前述公式，计算得出样品的热扩散系数。本申请的方法具有多微区同时表征、成本低、测量速度快、操作简便等优点。

技术领域

本申请属于能源材料技术领域，涉及一种室温下块体热电材料的热扩散系数计算方法，应用于热电材料性能测试。

背景技术

随着人类工业化进程的不断发展，人类对于化石能源的消耗也日益增加，然而，不幸的是，这些不可再生的资源，如石油，煤炭等传统能源为人们生活提供便利的同时，也带来了新的问题。这些化石能源在工业生产过程中不可避免的产生大量污染，导致了诸如酸雨，温室效应，PM2.5等一系列环境问题，严重影响了人们的生产生活。因此，寻找一种清洁，可再生的新型能源，便成了人们亟待解决的问题。

热能，是一种常见的能量形式，例如在工业生产中会大量的热能，然而这些热能绝大多数没有得到有效的利用而白白耗散在环境中，成为工业废热。为了利用这些废热，同时解决人类对清洁，可再生能源的需求，自上世纪90年代以来，具有无污染，无噪音，无机械振动，使用寿命长等一系列优点的热电材料作为一种有希望的能量转换材料，越来越多的受到人们的关注。近年来，热电材料的理论研究与实验探索也在不断的向前发展。

对热电材料而言，热导率是一个极为重要的热电参数，它直接影响着热电材料的能量转换效率。而热电材料的热导率往往是通过热扩散系数计算得到。因此，对热电材料热扩散系数的测量是一个非常重要的问题。然而，现有的技术手段虽然可以对热电材料整体的热扩散系数进行测量，但对于存在组分梯度的准连续变化样品却无法实现精确的表征，这也是制约热电材料高通量研究的难点之一。

发明内容

针对上述问题，本申请的目的在于提供一种基于固体热传导理论，在室温下快速表征块体热电材料微区热扩散系数的方法。

具体说来，本申请提供了一种室温下块体热电材料的热扩散系数计算方法，包括如下步骤：

(1)选取已知热扩散系数的样品作为标样，在测量其厚度后，将所述标样放入真空加热平板进行加热，并利用红外相机测量所述标样上表面所选微区达到稳定温度的半升温时间；

(2)利用公式及测得标样的半升温时间计算常数C，其中α是热扩散系数，L是样品厚度，t₅₀是样品的半升温时间；

(3)测量待测的样品的厚度，并将其放入真空加热平板进行加热，利用红外相机测量待测的样品上表面所选微区达到稳定温度的半升温时间；

(4)利用步骤(2)中根据所述标样计算得出的常数C及步骤(3)测的待测的样品厚度和半升温时间t₅₀，根据步骤(2)中所示公式，计算得出待测样品的热扩散系数。

可选地，所述样品和所述标样为约1mm厚的薄片。

可选地，所述样品和所述标样均经过表面形貌处理。

可选地，在所述步骤(3)中，在真空中对样品以120℃/min的加热速率对样品进行加热。

可选地，在所述步骤(3)中，在加热过程中通过透明观察窗口对样品进行观察。

可选地，在所述步骤(3)中，在观察过程中，通过计算机软件ResearchIR选取样品上表面微区表征其温度变化。