Отчет о научно-исследовательской работе по теме "Разработка научных основ для развития ресурсосберегающей технологии получения высокотемпературных оксидных термоэлектриков методом самораспространяющегося скоростного синтеза из реакционных растворов и аэрозолей" (промежуточный, этап 2)

В ходе проведения исследований второго этапа заявленного проекта устанавливались зависимости между параметрами допирования, консолидации, и термоэлектрическими свойствами полученного плотного материала. Методами горения реакционных аэрозолей (ГРА) и горения растворов (ГР) были получены порошки ZnO, CaMnO3, Ca3Co4O9, SrTiO3, легированные одним или двумя компонентами из следующего списка In, Al, Ga, Co, Zn, W, La, Y.Исследование физико-химических характеристик легированных порошков показало, что морфология и фазовый состав конечного продукта зависит от количества и качества топлива, в то время как количество и природа легирующего агента в исследуемом интервале концентраций влияния на данные параметры не оказывает. Синтезированные порошки консолидировались методом искрового плазменного спекания. Показано, что при спекании происходит текстурирование материала перпендикулярно оси прессования. Интенсивность текстурирования сильно зависит от вида и концентрации топлива применяемого на этапе синтеза. Наименьшее влияние оказывает уротропин, а наибольшее глицин. В изученных интервалах концентраций допирующего гента его природа не оказывает видимого влияния на структурирование материала в процессе консолидации. Исследование термоэлектрических (ТЕ) свойств материалов проводилось на образцах плотностью выше 80 %. Термоэлектрические свойства материала показали существенную зависимость от структуры материала, в то время как при изменении природы или концентрации легирующего агента значительных изменений термоэлектрических свойств не наблюдалось. На примере систем ZnO и Ca3Co4O9, показано отрицательное влияние большого количества границ раздела на пути измерения электрической проводимости (измерения проводились перпендикулярно текстурированной поверхности) на термоэлектрические свойства консолидированного материала. В качестве дальнейшего развития направления проекта предложена оптимизации термоэлектрических свойств отобранных оксидных соединений, за счет варьирования количества легирующих элементов и фактора текстурирования.