Год издания: 2016
Ключевые слова: термоэлектрическое преобразование, силициды, кобальтиты, наноматериалы, нанокомпозиты, сверхрешетки, нанокристаллические структуры
Аннотация: В последние годы весьма остро встал вопрос о повышении эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую. Большое внимание было обращено в этой связи на твердотельные термоэлектрические преобразователи. Они имеют ряд преимуществ перед традиционными электрическими генераторами: простота конструкции, отсутствие движущихсяПоказать полностьючастей, бесшумность работы, высокая надёжность, возможность миниатюризации без потери эффективности. Однако сегодня обеспечиваемая термоэлектрическими устройствами эффективность преобразования ниже, чем у электрических генераторов или холодильников обычной конструкции (в настоящее время их КПД не превышает 10–12%), и поэтому они не получили широкого распространения в промышленности. ?В проекте планируется экспериментальные исследования по синтезу новых эффективных термоэлектрических материалов (ТМ) методом термического испарения в вакууме на основе тонкоплёночных образцов фаз MnSi1.7-1.75,ß-FeSi2, Mg2Si, легированных металлами Сu, Al, а также сверхрешёток на их основе. Также будут выполнены работы по синтезу керамических образцов составов Re1-xMxCoO3-δ (Re–редкоземельный металл, M–щелочноземельный металл) c различным уровнем допирования, кислородной нестехиометрии и упорядоченности катионов Re и М по А-позициям кристаллической решетки. Для всех полученных образцов будут проведены исследования структуры (XRD) и измерения электро- и теплопроводности, а также термоэлектрических свойств с целью определения добротности ZT и перспектив дальнейшего практического использования изучаемых составов.?Экспериментальные исследования будут сопровождаться теоретическими расчетами с использованием ab initio вычислений методом DFT-GGA, а также разработанным в коллективе методом LDA+GTB (комбинация метода на основе функционала плотности и обобщенного метода сильной связи). Данные расчеты должны помочь в выборе перспективных систем с помощью вычисления электронной и фононной зонной структуры. На основе этих данных будут вычислены температурные зависимости электропроводности, теплопроводности и термоЭДС вышеперечисленных составов, в том числе твердых растворов замещения.?Для теоретического моделирования наноструктурированных материалов (сверхрешеток и керамики, представляемой в виде сросшихся нанокристаллитов, будет создана физическая модель вычисления эффективной термоэлектрической добротности и кинетических коэффициентов композитного материала с туннельными контактами между частицами (слоями).?Достижимость целей проекта обусловлена наличием большого опыта у коллектива исполнителей в области экспериментального синтеза и исследования различных силицидов и кобальтитов, а также в области ab-initioрасчетов различных структур.