一种CuAgSe室温热电材料的制备及其致密化的方法与流程

本发明属于热电材料制备，具体涉及一种cuagse室温热电材料的制备及其致密化的方法。

背景技术：

1、热电转换技术利用热电材料直接将热能与电能进行相互转换，具有系统体积小、可靠性高、不排放污染物质、适用温度范围广、有效利用低密度能量等特点，在工业余废热和汽车尾气废热的回收利用、高精度温控和特种电源技术等领域具有广泛的应用。热电材料的转换效率由无量纲热电优值zt(zt＝α2σt/κ，其中α为seebeck系数、σ为电导率、κ为热导率、t为绝对温度)决定。zt越大，材料的热电转换效率越高。

2、在2012年，“声子液晶电子晶体”(plgc)的新概念被提出，为热电性能的优化提供了新思路。典型的plgc材料是cu2x(x＝se、te、s)，其中x阴离子组成面心立方亚晶格作为电子传输骨架，cu+的自由迁移可以降低剪切波振动模式，从而使晶格热导率有望突破晶体的极限值。结果，cu2s在1000k和cu2se在850k时的zt值分别达到1.7和2.6。这些材料在柔性热电器件中也有广阔的应用前景。cuagse是一种结合了cu2se和ag2se特性的plgc材料。它因其无毒、环境友好、低导热率和高迁移率而成为具有竞争力的热电材料。

3、近年来，许多研究人员已经用多种不同办法制备了该材料，并且尝试对这种材料进行了不同的掺杂研究。归纳起来，cuagse材料的制备方法包括机械合金法，真空熔炼法，热压法直接合成等。大多数传统的制备方法，如高温熔融和固态反应，消耗大量的时间和能源，并导致成本高。非常需要一种快速、可靠、低成本且环保的高性能热电材料的生产方法。因此，寻求一种简便节能、绿色环保，同时不需要长时间施加高温高压的制备方法格外重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种cuagse室温热电材料的制备及其致密化的方法，在通电过程中一步即得纯相产物，并同时实现了材料的致密化，无需高温高压，有效简化了制备工艺，并显著降低了制备能耗。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种cuagse室温热电材料的制备及其致密化的方法，包括以下步骤：

4、以cu粉、ag粉、se粉为原料，研磨混合均匀得混合粉体，将混合粉体在外接脉冲电源的情况下通电流30s-60s，制备得到单相、致密的cuagse室温热电材料；其中：

5、电源的施加参数为：电流100-200a，电压1-8v，脉冲寿命为0.5-2.5ms，频率为1000-5000hz。

6、按上述方案，所述研磨为在研钵中研磨。

7、按上述方案，研磨时间为20-40min。

8、按上述方案，将所得混合粉体装入pcb基板所制备的装置中，通电进行反应，所述装置包括：

9、内含电路的pcb基板、不含电路的pcb基板和脉冲电源；其中：

10、所述内含电路的pcb基板设有一个样品槽，所述样品槽用于装所述混合粉体；

11、所述内含电路的pcb基板与所述不含电路的pcb基板组合；样品槽与脉冲电源通过导线连通。

12、优选地，所述内含电路的pcb基板通过导热胶与所述不含电路的pcb基板组合。

13、按上述方案，cu粉、ag粉、se粉按化学式cuagse所述化学计量比称取。

14、按上述方案，所得cuagse室温热电材料致密度在90％以上。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明提供了一种cuagse室温热电材料的制备及其致密化的方法，以cu粉、ag粉、se粉为原料，直接通过脉冲电流制备得到单相、致密的cuagse室温热电材料；其中脉冲电流可以迅速激活离子，形成离子通道，使离子快速传输结合，制备时间短，30-60s内即可得到目标产物，同时一步实现了致密化，无需高温高压，可显著降低能耗，整体制备工艺简单，为热电材料制备提供了一条全新的思路和途径，为其规模化制备和大规模应用奠定了良好的基础。

技术特征：

1.一种cuagse室温热电材料的制备及其致密化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，研磨时间为20-40min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所得混合粉体装入pcb基板所制备的装置中，通电进行反应，所述装置包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内含电路的pcb基板通过导热胶与所述不含电路的pcb基板组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，cu粉、ag粉、se粉按化学式cuagse以化学计量比称取。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所得cuagse室温热电材料致密度在90％以上。

技术总结
本发明首次公开了一种CuAgSe室温热电材料的制备及其致密化的方法，它以Cu粉、Ag粉、Se粉为主要原料，研磨混合均匀得混合粉体，将混合粉体在外接脉冲电源的情况下通电流30s‑60s，制备得到单相、致密的CuAgSe室温热电材料；其中：脉冲电源的施加参数为：电流100‑200A，电压1‑8V，脉冲寿命为0.5‑2.5ms，频率为1000‑5000Hz。本发明方法中CuAgSe化合物的反应合成及致密化过程一步完成，工艺时间短，且化合物致密度在90％以上，为热电材料制备提供了一条全新的思路和途径，有广阔的应用前景。

技术研发人员：姜炼涛,杜骏
受保护的技术使用者：武汉新赛尔科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21