Introduction
Pour les applications thermoélectriques, différents matériaux tels que le tellurure de bismuth, le tellurure de plomb et la skutterudite sont de plus en plus utilisés. Pour une utilisation économique, par exemple dans les automobiles ou les centrales thermiques, les systèmes thermoélectriques doivent avoir un rendement élevé. Ceci est indiqué par ce que l'on appelle la fi gure de mérite (ZT). Outre un Coefficient SeebeckLe coefficient Seebeck est le rapport entre la tension thermoélectrique induite et la différence de température entre deux points d'un conducteur électrique.coefficient Seebeck et une Conductivité électrique (SBA)La conductivité électrique est une propriété physique indiquant la capacité d'un matériau à permettre le transport d'une charge électrique.conductivité électrique élevés, une faible Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique est également nécessaire. L'objectif des recherches est de réduire la contribution phononique et d'augmenter la contribution électronique de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique. Cela peut être réalisé, par exemple, au moyen du dopage ou de l'établissement de conditions structurelles (diffusion ciblée des phonons).
Expérimental
Les mesures de Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique ont été effectuées avec le LFA 457 MicroFlash® (figure 1) sur des échantillons en forme de disque d'une épaisseur de 2 à 3 mm et d'un diamètre de 12,6 mm. Les surfaces frontales des échantillons étaient planes et parallèles.
Résultats et discussion
La figure 2 montre la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique, la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique et la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique de Bi0,5Sb1,5Te3 (P-38). La chaleur spécifique n'augmente que légèrement avec la température. La Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique diminue à basse température avec l'augmentation de la température et augmente fortement à haute température. À basse température, cela correspond au comportement d'un simple conducteur phononique avec la dépendance 1/T bien connue [1]. À des températures plus élevées, la contribution des électrons/trous libres qui se forment de plus en plus dans un matériau semi-conducteur avec l'augmentation de la température domine. La Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique suit cette tendance en raison de la faible dépendance de la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique par rapport à la température.
La figure 3 montre la comparaison de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique des couches conductrices p et n P-38 (Bi0,5Sb1,5Te3) et N38 (Bi2Se0,2Te2,8). A -150°C, la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique des deux matériaux est approximativement la même. Jusqu'à la température ambiante, la diminution de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique du N-38 est plus faible que celle du P-38. Il y a probablement une plus forte diminution de la contribution phononique de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique pour le P-38.
L'augmentation de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique à des températures plus élevées est approximativement la même pour les deux matériaux. On peut donc en conclure que la contribution des électrons et des trous est la même pour les deux matériaux. Dans les deux cas, une Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique comparativement faible a été déterminée. La forte augmentation à des températures plus élevées pourrait se référer à une Conductivité électrique (SBA)La conductivité électrique est une propriété physique indiquant la capacité d'un matériau à permettre le transport d'une charge électrique.conductivité électrique élevée, en supposant un chiffre de mérite (ZT) élevé pour ces matériaux.
Résumé
Un système de flash laser a été utilisé pour étudier les propriétés thermophysiques de différents matériaux thermoélectriques. Il a pu être démontré que la méthode du flash laser est bien adaptée à l'optimisation des matériaux thermoélectriques (faible conductivité du réseau et valeurs ZT élevées) et à la détermination directe de la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique, de la Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique et de la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique. Le LFA 457 MicroFlash® permet de tirer des conclusions sur la structure et la composition optimales des matériaux thermoélectriques.