[发明专利]一种块体热电材料的后处理方法

说明书

本发明公开了一种块体热电材料的后处理方法，将块体热电材料内嵌于中空塑性环套中，整体加热进行压制，即得后处理的块体热电材料。本发明通过对块体热电材料施加垂直于轴向的塑形约束条件，然后进行轴向热压缩，可进一步提高块体材料的致密度，晶粒细化，原位形成大量多尺度缺陷，优化载流子浓度，同时极大降低了材料的晶格热导率，可为块体热电材料微结构调控和性能优化提供一条全新的思路；且涉及的后处理方法简单、易操作，对反应设备要求不高；工艺可控且实用，适合推广应用。

技术领域

本发明属于热电材料制备技术领域，具体涉及一种块体热电材料的后处理方法。

背景技术

热电转换技术以其全固态、无传动装置、无噪音等优良特性无论在发电还是制冷方面都有其广阔的前景，在化石能源愈发枯竭的如今，无比契合人们正竭力提高热量的转化效率以及废热利用率的初衷。热电转换效率由材料的无量纲热电优值ZT＝(S²σ/κ_e+κ_L)T(其中S为Seebeck系数、σ为电导率、κ_e和κ_L为电子热导率和晶格热导率、Τ为绝对温度)决定。在一定温度下，ZT值越大，材料的热电转换效率越高。通常，材料的Seebeck系数、电导率以及电子热导率之间只能协同调控，而晶格热导率可以通过调控微结构进行解耦优化。

掺杂以及固溶原子引起基体点缺陷、位错等缺陷，以及原位或非原位引入纳米第二相已经被广泛用于热电材料中晶格热导率的优化中，此外，一些新的构建阻碍声子输运的结构也被提出应用块体热电材料上，如范德华间隙、引入固体颗粒形成核壳结构抑制声子传输以及第二相平均尺寸增大。高能球磨法、自蔓延高温反应结合放电等离子烧结等工艺用于获得细化的晶粒同样可以原位形成一些缺陷、纳米结构散射声子。

然而，上述这些方法形成的缺陷、纳米结构大多需要引入非基体元素，尤其是引入的纳米第二相在后续服役的过程中会发生Ostwald熟化过程，导致热电材料的失效。因此，探寻一种可以原位调控块体热电材料的微结构、缺陷的工艺极为关键，可为块体热电材料性能优化提供一种新思路。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种块体热电材料的后处理方法，该方法所得块体材料致密度高，可有效晶粒细化，原位形成大量多尺度缺陷，优化载流子浓度，同时极大地降低材料的晶格热导率，可为块体热电材料微结构调控和性能优化提供一条全新的思路。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种块体热电材料的后处理方法，包括如下步骤：

1)将块体热电材料内嵌于中空塑性环套中，得待压样品；

2)将所得待压样品整体进行加热，保温；

3)对步骤2)所得加热样品施加压力，进行压制，即得后处理的块体热电材料。

上述方案中，所述塑性环套的中空结构与块体热电材料的形状和规格相匹配；在对内嵌块体热电材料的塑性环套整体进行加热然后压制的过程中，可对块体热电材料形成垂直于轴向(即“径向”)的塑形约束条件。

上述方案中，所述块体热电材料具有规则形状。

优选的，所述块体热电材料的形状可选用圆柱体或长方体等。

上述方案中，步骤1)所述块体热电材料的致密度为80％以上；优选为90％以上。