Закономерности текстурирования и особенности термоэлектрических свойств материалов на основе теллурида висмута, полученных с помощью искрового плазменного спекания исходных порошков с различной морфологией частиц

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-73-00199

НазваниеЗакономерности текстурирования и особенности термоэлектрических свойств материалов на основе теллурида висмута, полученных с помощью искрового плазменного спекания исходных порошков с различной морфологией частиц

Руководитель Япрынцев Максим Николаевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" , Белгородская обл

Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова Термоэлектрические свойства, соединения на основе теллурида висмута, искровое плазменное спекание, текстурирование, анизотропия свойств, сольвотермально-микроволновой синтез, морфология частиц, двумерные и одномерные частицы, размерные эффекты в термоэлектрических свойствх, легирование редкоземельными элеменами, межзеренные границы

Код ГРНТИ29.19.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка новых эффективных источников электрической энергии во многом определяет развитие современной техники и технологий. Сокращение запасов ископаемого топлива и проблемы выброса парниковых газов стимулируют интерес со стороны науки и промышленности к разработке альтернативных «зеленых» возобновляемых источников энергии, а также созданию новых технологий преобразования энергии для повышения общей энергоэффективностb. Термоэлектричество - простое и экологичное решение для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Несмотря на то, что в последнее десятилетие достигнут значительный прогресс в увеличении термоэлектрической добротности материалов, коммерческое применение термоэлектрических устройств ограничено их низкой энергоэффективностью. Термоэлектрические генераторы обладают многими другими достоинствами (надежность, долговечность, бесшумность работы и т.д.). Однако эти достоинства термоэлектрических генераторов нивелируются их низким коэффициентом преобразования тепловой энергии в электрическую (как правило, не превышает ~8%). Соединения на основе теллурида висмута Bi2Te3 электронного и дырочного типа проводимости в настоящее время являются основным материалом для низкотемпературных термоэлектрических применений. Особенностью этих соединений является их способность текстурироваться при приложении одноосного давления в процессе получения поликристаллических образцов. Текстурирование частично восстанавливает кристаллическую анизотропию термоэлектрических свойств, характерную для монокристаллов, и может быть использовано в качестве важного параметра для повышения термоэлектрической добротности материалов. Способность поликристаллических соединений Bi2Te3 к текстурированию определяется, во-первых, морфологией частиц исходного порошка, используемого для получения объемного поликристаллического материала, и, во-вторых, способом компактирования и/или спекания объемного материала. В настоящее время для формирования текстуры в соединениях на основе теллурида висмута используют различные способы компактирования исходных порошков, основанные на одноосном прессовании (холодное прессование в пресс-формах, экструзия, искровое плазменное спекание и т.д.). Одним из основных преимуществ искрового плазменного спекания, является малое время процесса, составляющее, как правило, несколько минут, что позволяет свести к минимуму изменения в морфологии и размерах частиц исходного порошка, т.е. размер и форма зерен поликристаллических образцов после искрового плазменного спекания будет преимущественно определяться размером и формой частиц в соответствующем исходном порошке. Установление закономерностей и механизмов развития текстуры в поликристаллических материалах на основе теллулида висмута, полученных с помощью искрового плазменного спекания исходных порошков с различной морфологией частиц, и установление влияния особенностей текстурирования, развиваемого при использовании таких порошков, на термоэлектрические свойства материалов, является важной задачей на пути решения актуальной проблемы современного термоэлектрического материаловедения – повышение термоэлектрической добротности материалов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Япрынцев М., Васильев А., Иванов О., Попков Д., Кудрявцев Е Comparative analysis of morphology 1D and 2D particles effect in starting powders on microstructure and thermoelectric properties of grained Bi2Te2.7Se0.3 compound Solid State Sciences, 135.107083 (год публикации - 2022)
10.1016/j.solidstatesciences.2022.107083

2. Япрынцев М.Н., Иванов О.Н. ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ЛЕГИРОВАНИЯ ГОЛЬМИЕМ НА ЗЕРЕННУЮ СТРУКТУРУ ТЕРМОЭЛЕКТРИКА Bi2Te2.7Se0.3 Российские нанотехнологии, T.16. №6 (год публикации - 2023)

3. Япрынцев М.Н., Озеров М.С. СИНТЕЗ, МИКРОСТРУКТУРА И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Bi2Тe2.7Se0.3Тeδ ПОЛУЧЕННОГО ИЗ АССИМЕТРИЧНЫХ НАНОЧАСТИЦ КОМПОЗИТЫ и НАНОСТРУКТУРЫ, №2 (год публикации - 2023)

4. Япрынцев М.Н., Иванов О.Н. ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ ДИСПРОЗИЕМ НА МИКРОСТРУКТУРУ И СТЕПЕНЬ ТЕКСТУРИРОВАНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТЕЛЛУРИДА ВИСМУТА Стекло и керамика (год публикации - 2023)

5. Япрынцев М. Н., Иванов О.Н. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ИСКРОВОГО ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ НА СТРУКТУРУ, КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКУЮ ТЕКСТУРУ И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОДНОМЕРНЫХ ЧАСТИЦ Bi2Te2,7Se0,3 Российские нанотехнологии, T.18, №6 (год публикации - 2023)

Публикации