Pulpa de resistencia térmica materiales termoeléctricos

Como todos sabemos,Material de calefacciónHay muchos tipos, como el tipo de aleación ni - cr, el tipo de cerámica de semiconductores sensibles al calor P - ntc, el tipo de película delgada de semiconductores de óxido metálico sno 2 - sb, el tipo de película gruesa no metálica de grafito - negro de carbono y así sucesivamente. Lo que se presenta en este artículo es un elemento de calefacción hecho de materiales de calefacción no metálicos a base de grafito negro de carbono. este elemento de calefacción pertenece al tipo de película gruesa y está compuesto porPulpa de ResistenciaA través del proceso de recubrimiento, se forma un área adecuada en el material del sustrato inorgánico, y finalmente se completa la sinterización a altas temperaturas, y solo la película recubierta a altas temperaturas tiene un cierto valor de resistencia. El tamaño de la resistencia es una partícula conductora eléctrica compuesta por materiales no metálicos.

1. materiales termoeléctricos

Con la aceleración del proceso de industrialización mundial, las cuestiones energéticas y ambientales se han convertido en el foco de atención de todos los países. La investigación y el desarrollo de nuevas fuentes de energía se han convertido en la tendencia de desarrollo de la energía mundial. En la actualidad, científicos de todos los países están trabajando para buscar nuevas formas eficientes y no contaminantes de conversión y utilización de energía para lograr un uso racional y eficaz de la energía residual y residual industrial y agrícola, los gases residuales de los automóviles, la energía geotérmica, solar y la diferencia de temperatura marina. Por lo tanto, desde la década de 1990, la investigación de materiales de conversión de energía (materiales termoeléctricos) se ha convertido en un foco de investigación en la ciencia de materiales.

Los materiales termoeléctricos, también conocidos como materiales termoeléctricos, son materiales funcionales que utilizan el Movimiento de transportistas internos sólidos para lograr la conversión directa de energía térmica y eléctrica entre sí, principalmente para la generación de energía térmica y la refrigeración.

1.1 Situación general del desarrollo de materiales termoeléctricos

El fenómeno de la conversión mutua entre energía térmica y eléctrica se descubrió ya a principios del siglo xix. Cuando hay una diferencia de temperatura en el punto de contacto del circuito cerrado compuesto por dos conductores diferentes, se produce una corriente eléctrica en el circuito. Este efecto se llamó más tarde el efecto seebeck, es decir, el efecto de conversión termoeléctrica de la energía térmica a la energía eléctrica. En 1834, j.c.a. peltier, en francia, descubrió el efecto inverso del efecto seebeck: cuando la corriente pasa por un circuito compuesto por estos dos metales, se produce un fenómeno de absorción y liberación de calor en dos puntos de contacto, conocido como el efecto peltier, que es la base de la refrigeración termoeléctrica. En 1838, el físico ruso L. Lenz dio la explicación correcta del fenómeno a través de experimentos: si las conexiones de los dos conductores absorben calor o liberan calor depende de la dirección de la corriente que fluye a través del conductor, es decir, el efecto Peltier es el proceso inverso del efecto seebeck. En 1854, el famoso físico británico W. Thomson descubrió que cuando había un campo de temperatura dentro de un conductor electrificado, además del calor de julios, había otro fenómeno de absorción y liberación de calor, el efecto thomson. A través del análisis termodinámico del efecto seebeck y el efecto peltier, Thomson determinó la relación entre el coeficiente seebeck y el coeficiente peltier, estableciendo así la base teórica del fenómeno termoeléctrico.

En la década de 1930, con el desarrollo de la física de semiconductores, se descubrió que el coeficiente seebeck de algunos materiales semiconductores podía ser superior a 100 μv / k, por lo que la investigación sobre materiales termoeléctricos semiconductores comenzó a calentarse. En 1949, A. ioffe, un famoso Semiconductor de la antigua Unión soviética, descubrió que dentro de los semiconductores dopados, el Efecto termoeléctrico tiene un aumento cuantitativo en comparación con los metales y aleaciones, y se espera que, sobre la base de este efecto, se utilice la refrigeración de semiconductores para fabricar electrodomésticos. Posteriormente, algunos materiales con altas propiedades termoeléctricas como bi2te3, pbte y sige aparecieron uno tras otro y continúan utilizándose hasta ahora.

Después de la década de 1990, con la atención y el apoyo del Gobierno estadounidense a la investigación termoeléctrica, la investigación de materiales termoeléctricos ha cambiado mucho. En 1993, dresselhaus, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (mit), propuso analíticamente que el uso de supercelosías cuánticas basadas en nanotecnología podría romper el "umbral de zt = 1". A continuación, la investigación sobre materiales de baja dimensión como pozos cuánticos, cables cuánticos, puntos cuánticos, supercelosías y supercelosías de película fina acudió en masa, reportando sucesivamente muchos materiales termoeléctricos de zt > 2. También se han propuesto nuevas ideas y enfoques para el desarrollo de nuevos materiales termoeléctricos, como las nuevas ideas basadas en el vidrio fonónico de cristal electrónico (pgec), donde se han encontrado varios materiales con altos valores potenciales de zt. Como skutterudite, cathrates, compuestos de aleación Half - heusler y materiales termoeléctricos de óxido de cobalto en capas. Todo esto ha sentado las bases para un mayor desarrollo de la termoeléctrica.

1.2 teoría termoeléctrica

Cuando hay una diferencia de potencial eléctrico en materiales metálicos y semiconductores, se produce una corriente eléctrica, mientras que cuando hay una diferencia de temperatura, se produce un flujo de calor. Tanto la corriente eléctrica como el flujo de calor son fenómenos relacionados con el Movimiento electrónico, por lo que existe una relación física cruzada entre la diferencia de potencial eléctrico, la diferencia de temperatura, la corriente eléctrica y la termoeléctrica, lo que produce el llamado fenómeno termoeléctrico. El Efecto termoeléctrico se refiere al término general de los efectos térmicos reversibles causados por la corriente eléctrica y los efectos eléctricos causados por la diferencia de temperatura. Aquí se destaca que el Efecto termoeléctrico es reversible para distinguirlo del efecto ohm. Los efectos termoeléctricos incluyen los efectos seebeck, Peltier y thomson. Estos tres efectos no son independientes, están estrechamente vinculados a través de la relación kelvin. Son la base física para la conversión de energía de materiales termoeléctricos.

1.2.1 efecto seebeck

En 1823, el científico alemán T. seebeck descubrió que un circuito compuesto por dos metales diferentes, si las temperaturas en los dos conectores son diferentes, presenta corriente eléctrica y fuerza electromotriz en el circuito, un fenómeno conocido como efecto seebeck, como se muestra en la figura 1 - 12. cuando dos conductores diferentes se conectan en serie para formar el circuito, si los conectores 1 y 2 mantienen diferentes temperaturas T1 y T2 (t1 > t2), habrá una diferencia de potencial entre la posición de apertura y Y Z del conductor b, cuyo valor es:

Vyz=αab（T1-T2）=αabΔT

En la fórmula, △ t no es muy grande, esta relación es lineal, es decir, Alfa AB es constante, Alfa AB se define como el coeficiente seebeck relativo de dos variantes, es decir:

La unidad del coeficiente seebeck es V / k, porque su valor es muy pequeño, la unidad común es μv / K. El valor alfa de los materiales metálicos generales es de 0 a 10 μv / k, mientras que el valor alfa de los materiales semiconductores es mayor, generalmente por encima de 100 μv / k, por lo que los materiales semiconductores son más valiosos en aplicaciones termoeléctricas. Hay dos formas de conducción de agujeros y conducción de electrones en los materiales semiconductores. según las características del material, el coeficiente seebeck también se divide en positivo y negativo, que corresponde a los materiales termoeléctricos de tipo P y n, respectivamente. Los materiales metálicos se transmiten principalmente por electrones, y su coeficiente seebeck es negativo.

1.2.2 efecto Peltier

En 1834, el físico francés C.A. Peltier descubrió que cuando una corriente eléctrica fluye a través de un nodo de dos materiales diferentes (conductores o semiconductores), uno de ellos liberará calor y el otro absorberá calor, un fenómeno conocido como efecto peltier, como se muestra en la figura 1 - 12. Si se añade un voltaje en ambos extremos de y y Y Z en la figura 1 - 12, habrá un flujo de corriente I en el circuito compuesto por el conductor a y el conductor b, y habrá un fenómeno de absorción y liberación de calor en la Unión de los dos conductores, dejando la tasa de absorción de calor (o liberación de calor) en la Unión q, que es proporcional a la corriente i, es decir:

En la fórmula, Pi AB es una constante proporcional y se define como el coeficiente de perte, es decir:

El coeficiente de perte significa la absorción (o liberación) de calor causada por la corriente unitaria en el conector por unidad de tiempo, en W / a, y también se puede expresar por la unidad V del voltaje. El tamaño de Pi AB está relacionado con la temperatura del punto de contacto y el material de composición térmica. El efecto Peltier es el efecto inverso del efecto seebeck, que se debe a que la concentración de transportistas en el material de ambos lados del punto no es la misma que el nivel de energía fermi, y cuando la corriente pasa por el punto, para mantener la conservación de energía y carga eléctrica, debe intercambiarse energía con el medio ambiente.

1.2.3 efecto Thomson

Cuando hay un gradiente de temperatura y una corriente eléctrica que pasa simultáneamente en un circuito, en el circuito se absorbe y libera calor, además de producir calor Juliano relacionado con la resistencia eléctrica, que se llama efecto thomson, y el calor producido es el calor thomson. El calor absorbido o liberado por unidad de tiempo y volumen es proporcional a la densidad de corriente y al gradiente de temperatura, es decir:

En la fórmula, Tau es el coeficiente de thomson; X es una coordenada espacial.

Las regulaciones positivas y negativas de la expresión son las mismas que el efecto peltier, cuando la corriente fluye hacia el extremo caliente, dT>0，τ>0， Entonces△ q > 0, absorbe el calor y, por el contrario, liberará el calor.