1. 研究目的与意义（文献综述）

随着全球工业化程度越来越高，天然能源日益减少，环境污染日趋严重，对节约环保型的清洁能源的研究以及应用也越来越重要。而热电材料是一种利用塞贝克效应或帕尔贴效应实现热能和电能直接转换的功能材料，在工业余热发电和热电制冷等领域具有重要和广泛应用，是国内外自上个世纪九十年代后期以来高度重视发展的新型功能材料[1-4]。热电材料的热电转换效率由材料的热电优值决定，根据公式zt=s²σt/κ_t,其中s，σ，t 和κ_t分别是塞贝克系数，电导率，绝对温度和总热导率[1]。目前国内外研究比较成熟的热电材料(如bi-te系、pbte合金、sige合金)的热电转换效率太低(lt;10%)[3]。而方钴矿热电材料在中温区（500~800k）具有优异的电性能，被认为是一种非常具应用潜力的热电材料[6-9]。但是在实际应用中，由于温差以及热电器件中热电材料与电极材料热膨胀系数不一致等原因，热电材料还会受到温度应力的作用[11]。el-genk等人在单节器件服役行为实验中观察到锑化钴基（co₄sb_11.5te_0.5）热电材料临近电极的部位有裂纹产生，器件热电转换效率随之大幅度降低[10]。因此力学性能的好坏也是决定锑化钴基热电材料能否成功应用的重要因素。

已经有研究表明，掺加具有高强度和高弹性模量的添加剂是改善复合材料的韧性的好方法[17]。其中sic晶须增韧方钴矿热电材料是提高其断裂韧性和性能稳定性的重要途径，在晶须增韧复合材料中裂纹偏转、裂纹桥接和晶须拔出是主要增韧机制。同时在热电材料中引入sic纳米颗粒作为纳米第二相形成纳米复合材料也能提高材料的力学性能[5]，纳米颗粒通过自身尺寸效应、量子效应等方式发挥增韧作用，使方钴矿热电材料的综合力学性能得以提高。近年来实验发现sic晶须与sic纳米颗粒同时添加到材料中可以产生复合增韧的效果，所谓复合增韧就是材料的增韧过程中增韧机制不止一种。多种增韧机制之间不仅仅是简单的叠加，互相之间会发生协同效应，从而进步一提高增韧效果[12-16]。

本毕业设计希望可以通过设置实验来得到晶须与颗粒的含量对于方钴矿热电材料力学性能的影响。通过控制sic晶须与sic纳米颗粒的质量分数，制备添加不同质量分数的晶须与颗粒的复合方钴矿材料，研究颗粒、晶须的协同效应对方钴矿材料的力学性能的影响。本实验的结论对于进一步改善方钴矿热电材料的力学性能和发展热电材料科学并推动方钴矿热电材料的应用也具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

（一）设计（论文)基本内容：

1)制备晶须-纳米颗粒复合方钴矿基热电材料；

2)研究晶须和纳米颗粒的引入对材料力学性能的影响。

3. 研究计划与安排

1)第1周，完成文献调研；

2)第2周完成英文文献翻译；

3)第3周撰写完成开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]段波.碲掺杂方钴矿基材料热电性能及力学性能优化的研究[d].武汉：武汉理工大学，2012.

[2]duan b, zhai p c, ding s j, et al. effects of nanoparticle size on the thermoelectric and mechanical properties of skutterudite nanocomposites[j]. journal of electronic materials, 2014,43(6):2115-2120.

[3]陈立东，熊震，柏胜强.纳米复合热电材料研究进展无机材料学报.2010;25:561-568.