低温热电纳米材料磁控溅射制备中的关键问题及其性能研究

液化天然气(LNG)蕴含大量高品质冷能。全静态半导体温差发电技术是有效回收利用LNG低温能量的潜在途径之一，但现有半导体热电材料低温区优值系数欠佳、热电转换效率低。热电材料配方改善和纳米化可提高联合塞贝克系数、降低导热系数，优值系数相应提高。拟借鉴文献工作，采用磁控溅射技术，在隔热衬底表面沉积适用于低温的半导体热电纳米薄膜材料，并对制备中的关键问题和材料热电性能进行研究。将研究磁控溅射制备热电纳米薄膜过程的热物理问题，计算分析热质传递过程与分布规律，研究操作参数与传热传质的优化方法，优选热电材料配方和隔热衬底，控制溅射功率、沉积时间，制备纳米尺度的均匀热电薄膜，表征其微观结构与性质，制作新型热电器件，建立低温热电材料与温差发电器件性能测试实验系统，揭示并评价不同工艺参数和配方时纳米热电材料的性能。研究成果将充实低温冷能热电材料温差发电技术工业化应用的基础。