Отчет о научно-исследовательской работе "Разработка композитных материалов на основе наностурктурных термоэлектриков и углеродных нанотрубок для термоэлектрического охлаждения и генерации энергии" заключительный этап

Подобраны технологические параметры получения многокомпонентных экспериментальных образцов термоэлектрических материалов на основе углеродных нанотрубок и высоко- и среднеэнтропийных сплавов, в том числе, сплавов Гейслера. Получены термоэлектрические материалы в виде слитков различной пористости и порошка. Проведено механическое диспергирование синтезированных экспериментальных образцов и получены механоактивированные порошки экспериментальных образцов термоэлектрических материалов с добавлением углеродных нанотрубок со средним размером частиц, не превышающим 100 мкм. Выполнен анализ распределения частиц по размерам на оборудовании, серийно изготавливаемом одним из специализированных производителей. Проведена консолидация полученных механоактивированных порошков экспериментальных материалов методом искрового плазменного спекания и последующая термическая обработка консолидированных объемных образцов. Соответственно, был получен ряд серий консолидированных образцов наноструктурных композитных термоэлектрических материалов на основе высоко- и среднеэнтропийных сплавов, в том числе, сплавов Гейслера и углеродных нанотрубок. Проведены и получены результаты структурных исследований. В частности, был проведен анализ фазового состава (идентификация/определение фаз их удельной доли) и кристаллической структуры экспериментальных образцов (кристаллической симметрии, параметров элементарной ячейки и области когерентного рассеяния). Проведен анализ микроструктуры экспериментальных образцов методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии. Проведены измерения температурных зависимостей электропроводности четырехзондовым методом и коэффициента Зеебека дифференциальным методом, удельной теплоемкости и температуропроводности на тестовых образцах методами дифференциальной сканирующей калориметрии и лазерной вспышки. Определены подвижность и концентрация основных носителей заряда на основе экспериментальных результатов измерений эффекта Холла. Установлен характер температурных зависимостей термоэлектрических свойств: теплопроводности, электрического сопротивления (проводимости) и коэффициента Зеебека Выполнен расчет термоэлектрической добротности полученных материалов на основе полученных экспериментальных данных по теплопроводности, электропроводности и коэффициента Зеебека Получены численные значения термоэлектрической добротности для разных материалов в интервале температур 300 – 900 К. В ходе выполнения работ были изготовлены образцы нанокомпозитных материалов на основе средне- и высокоэнтропийных сплавов, сплавов Гейслера и углеродных нанотрубок, в частности: а) нанокомпозитные материалы на основе среднеэнтропийных сплавов BiSbTeSe и PbSnTeSe – 5 шт.; б) нанокомпозитные материалы на основе высокоэнтропийных сплавов BiSbTeSeS и PbSnTeSeS – 5 шт.; в) нанокомпозитные материалы на основе сплавов Гейслера следующих химических составов: Fe2TiSn, Fe2VAl, Fe1.5TiSb, Ti0.5Zr0.25Hf0.25NiSn, (Nb0.6Ta0.4)0.8Ti0.2FeSb, и Ti2FeNiSb2 – в сумме 12 шт.