ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ МАТЕРИАЛЫ,ПОЛУЧЕННЫЕ МЕТОДАМИ БЫСТРОЙ ЗАКАЛКИ РАСПЛАВА

Разработаны оптимальные технологические условия получения и составы мелкозернистых материалов твердых растворов халькогенидов висмута и сурьмы р- и n-типов проводимости методами спиннингования расплава и горячего прессования. Уcтановлено, что мелкокристаллические горячепрессованные образцы твердого раствора Bi₀,₅Sb₁,₅Te₃ p-типа проводимости и Bi₂Te₂,₇Se₀,₃ n-типа проводимости, полученные из порошков, приготовленных спиннингованием расплава, имеют низкие решеточную составляющую теплопроводности и термоэлектрическую добротность (ZТ)max = 1,2 и (ZТ)max = 0,9 для материалов p- и n-типов проводимости. Разработана программа расчета характеристик модулей (максимального перепада температур и эффективной термоэлектрической добротности) для интервала температур 100 − 400 К с учетом температурных зависимостей термоэлектрических параметров материалов их ветвей. Дана оценка согласования ветвей по термоэлектрическим параметрам. Изготовлены опытные образцы микромодулей с различными сочетаниями параметров р- и n-ветвей. Выявлено, что расчетные данные хорошо согласуются с экспериментальными. Наибольшие значения Zэф ~ 2,7 • 10⁻³ 1/K в интервале температур 250 − 300 К получены для модулей, n-ветви которых приготовлены горячим прессованием, а p-ветви - экструзией и горячим прессованием порошка, полученного спиннингованием расплава. Исследована возможность использования метода Улитовского - Тейлора для получения тонких проводов твердых растворов на основе халькогенидов висмута и сурьмы совместной вытяжкой расплава и стекла. Оптимизированы условия получения достаточно протяженных проводов р-типа проводимости (до 1 м) устойчивой формы с диаметром жилы 100 - 250 мкм и величиной коэффициента Зеебека α = 150 мкВ/К, близкой к оптимальной при комнатной температуре.