Державний вищий навчальний заклад
«Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника»
Фізико-технічний факультет
Кафедра фізики и химии твердого тіла
дипломних роботах
на тему
Сучасні термоелектрічні наноматеріалі: Класифікація і технологія
Виконаю студент IV курсу
безпосередньо підготовкі 6.040204 Прикладна Фізика
Василечко О.М.
Керівник: Никируй Л. І.
Рецензент: Запухляк Р. І.
Івано-Франківськ - 2014р.
ВСТУП
Навколишнє середовище Наповнення значний кількістю як, так званої, дармової так и експлуатаційної ЕНЕРГІЇ, якові людство НЕ вікорістовує, хоча це Надзвичайно Важлива на годину ее дефіціту. Тому проблема превращение теплової ЕНЕРГІЇ в ЕЛЕКТРИЧНА залішається Надзвичайно актуальною. Чи не Дивлячись на том, что така постановка задачі є загальною и давно відомою, на сьогоднішній годину вона є не до кінця розв язанням. Справа біля того, что очень гострив строїть питання Підвищення ефектівності такого превращение.
До середини ХХ століття термоелектріка очень Повільно розвивается, однак, использование напівпровідніковіх матеріалів спричинило Широке практичне! застосування таких генераторів. Недоліком ціх устройств ще й на сегодня є їх низька ефективність - від 3 до 8%, что обмежує більш Широке практичне! Застосування. Если вдасть Суттєво покращіті термоелектрічну ефективність, тоді Пристрої, Які базуються на термоелектрічному ефекті, зможуть дива Важлива Частинами вирішенню енергетічної проблеми сьогодення.
заразитися Такі перетворювачі Використовують як джерела електрики на космічніх апаратах, застосовуються в портативних холодильних агрегатах у побуті, в Електрон, медичному й науковому устаткуванні, зокрема для охолодження інфрачервоніх пріймачів и оптоелектронних ОБЛАДНАННЯ, для Отримання Корисної ЕНЕРГІЇ за рахунок відпрацьованіх газів в автомобілях. Однак для НОВИХ та Економічно вігідніх промислових ЗАСТОСУВАННЯ термоелектрічніх перетворювачів ЕНЕРГІЇ необходимо істотне Підвищення їх ефектівності.
Підвищення добротності можливе через наноструктурування. Согласно з (2.1), значення ZT может буті підвіщене, коли зменшуваті теплопровідність, а Наноструктури мают чісленні Межі Які представлені вздовж зерен термоелектрічніх матеріалів так, что фонони Ефективний розсіюються, за рахунок чого скорочується теплопровідність.
Підвіщені значення ZT наноматеріалів Робить їх перспективними для использование в прилаштувати охолодження и рекуперації тепла. Такі матеріали такоже могут буті вікорістані в сегментні термоелектрічніх прилаштувати, Які Працюють при високих температурах. Додатково до високих значень ZT, нанокомпозити мают Кращі механічні Властивості, чем монокрісталі. У них відсутня проблема розколювання, яка ширший у сплавах виготовленя традіційнім методом зонної плавки, что виробляти до більш технологічного виготовлення устройств и їх сістемної інтеграції.
РОЗДІЛ 1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТЕРМОЕЛЕКТРІКІ ТА СУЧАСНІ виклика
1.1 Термоелектрічні Ефекти
. 1.1 Ефект Зеєбека
У тисячу вісімсот двадцять одна р. німецький фізик Томас Йоган Зеєбек Вперше віявів Виникнення напруги между двома кінцямі МЕТАЛЕВИЙ стрижня при наявності градієнта температури вздовж него.
Пізніше Було показано, что стрілка компаса відхіляється, если вона Розміщена около від замкнутого кола, Пожалуйста складається Із двох різнорідніх металів з різніцею температур между контактами.
Це свідчіть про ті, что струм, Який протіає по замкнутому колу, зумовленій різніцею температур. Різниця температур віклікає рухносіїв заряду (електронів чи дірок) в матеріалі від гарячої стороні до холодної (рис. 1.1).
Рис. 1.1 Ефект Зеєбека у замкнутому контурі. A, B - дві провідники, T1 та T2 - температура у місцях їх з єднання
Рис. 1.2 Ефект Зеєбека у розімкнутому колі. а і b - дві розімкнуті кінці кола
Рухомі носії заряду переміщуються на холодну сторону та створюють там надлишок відповідного заряду відносно нерухомости носіїв на гарячій стороні, что породжує Виникнення термоелектрічної різниці потенціалів? V. Накопичення заряду на холодній стороні пріпіняється, коли така ж Кількість носіїв заряду почном дрейфуваті до гарячої Сторони внаслідок Дії електричного...
