Εισαγωγή
Προκειμένου να βελτιωθούν και να βελτιστοποιηθούν τα θερμοηλεκτρικά υλικά, είναι απαραίτητη η διερεύνηση των θερμοφυσικών και θερμοηλεκτρικών ιδιοτήτων τους. Μαζί με τα όργανα laser flash, το NETZSCH προσφέρει τώρα και το SBA 458 Nemesis® (εικόνα 1) για την ταυτόχρονη μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και του συντελεστή Seebeck. Το SBA 458 Nemesis® διαθέτει πολλά ιδιαίτερα χαρακτηριστικά όσον αφορά την ευκολία χειρισμού και την υψηλή ακρίβεια μέτρησης.
Παράδειγμα μέτρησης
Κατά την ανάπτυξη θερμοηλεκτρικών υλικών υψηλής απόδοσης, ο στόχος θα πρέπει να είναι χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και υψηλές τιμές για την ηλεκτρική αγωγιμότητα και τον συντελεστή Seebeck. Οι ιδιότητες αυτές είναι επίσης πλεονεκτικές όταν απαιτείται υψηλή ακρίβεια μέτρησης. Όσο υψηλότερο είναι το σήμα μέτρησης, τόσο χαμηλότερα είναι τα φαινόμενα ακμής. Ταυτόχρονα, η θερμική αγωγιμότητα των θερμοηλεκτρικών υλικών είναι χαμηλή, συμβάλλοντας στην εξασφάλιση ομοιογενούς κατανομής της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του δείγματος. Ωστόσο, εάν το δείγμα είναι εξαιρετικά θερμικά αγώγιμο και παρουσιάζει μόνο ένα θερμοηλεκτρικό φαινόμενο small, οι μετρήσεις είναι πολύ πιο δύσκολο να διεξαχθούν. Το smallest των ασυμμετριών ή η κακή θερμική σύνδεση με τους θερμαντήρες μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ανομοιογενών προφίλ θερμοκρασίας εντός του δείγματος, με αποτέλεσμα αυξημένες αβεβαιότητες μέτρησης. Από την άποψη αυτή, το καθαρό νικέλιο είναι ένα υλικό που χρησιμοποιείται συχνά για δοκιμές ακριβείας σε όργανα Seebeck.
Στο Σχήμα 2 παρουσιάζονται μετρήσεις σε καθαρό νικέλιο σε σύγκριση με βιβλιογραφικά δεδομένα. Είναι προφανές ότι τα σημεία μέτρησης που προσδιορίζονται με το SBA 458 βρίσκονται σε πολύ καλή συμφωνία με τα βιβλιογραφικά δεδομένα και όλα βρίσκονται εντός του εύρους ±5%. Αυτό δείχνει ότι το SBA 458 είναι σημαντικά καλύτερο από τις προδιαγραφές όσον αφορά την αβεβαιότητα μέτρησης, ακόμη και για υλικά που είναι δύσκολο να μετρηθούν όπως το νικέλιο.
Περίληψη
Μόνο μέσω της πολύπλοκης διάταξης μέτρησης - με δύο πρόσθετους θερμαντήρες, ακίδες ρεύματος και θερμοστοιχεία με μανδύα στερεωμένα από κάτω και μια καθορισμένη πίεση επαφής που ελέγχεται μέσω ελατηρίων - είναι πλέον δυνατή η διεξαγωγή μετρήσεων και σε υλικά με πολύ χαμηλό συντελεστή Seebeck και συγκριτικά υψηλή θερμική αγωγιμότητα.