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Mg2(Si,Sn)基热电材料的制备及热电性能研究开题报告 一、选题背景与意义 热电材料旨在将废热转化为电能,具有广泛的应用前景,例如发电、温度控制等领域。Mg2(Si,Sn)基热电材料是一类具有良好热电性能的热电材料。由于其具有良好的环境友好性、寿命长和低成本等优点,所以越来越受到研究者的关注。 在Mg2(Si,Sn)基热电材料中,Si和Sn扮演着非常重要的角色。Si的加入可以提高材料的热导率,Sn的加入则可以提升材料的载流子浓度和电导率。因此,如何在制备过程中控制Si/Sn的添加量,并调控材料的缺陷结构和微观结构,是制备具有优异性能的Mg2(Si,Sn)基热电材料的基础。 本研究旨在研究Mg2(Si,Sn)基热电材料的制备及其热电性能,通过对材料微观结构和缺陷结构的分析,探究材料性能与结构之间的关系,为Mg2(Si,Sn)基热电材料的应用提供基础支持和理论指导。 二、研究内容和方法 (1)制备Mg2(Si,Sn)基热电材料,探究不同添加量Si和Sn对材料结构和性能的影响。 (2)采用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等方法,研究材料的微观结构和缺陷结构。 (3)测量材料的热电性能,研究材料的电导率和热导率随温度变化的规律,同时研究材料的Seebeck系数和Powerfactor等热电性能指标的表现。 (4)基于所得数据,分析材料的热电性能与微观结构、缺陷结构之间的关系。 三、预期成果和意义 (1)成功制备出优异性能的Mg2(Si,Sn)基热电材料,并得到其结构和性能特征。 (2)掌握Mg2(Si,Sn)基热电材料的制备和热电性能测试方法,并探究其特性与结构之间的关系。 (3)深入研究Mg2(Si,Sn)基热电材料的电导率、热导率和Seebeck系数等热电性能指标,有望推进该领域的研究进展,为热电领域的技术发展提供重要的指导。 四、进度计划及预算 (1)进度计划 第一年:完成Mg2(Si,Sn)基热电材料的制备和结构表征。 第二年:完成热电性能的测试和分析。 第三年:完成数据整合和撰写毕业论文。 (2)预算 研究经费:10万元 主要用于研究材料的制备,热电性能测试和相关仪器的购置。 五、参考文献 [1]HeJ,TrittTM.Advancesinthermoelectricmaterialsresearch:lookingbackandmovingforward[J].Science,2017,357(6358):eaak9997. [2]ZhaoLD,etal.UltralowthermalconductivityandhighthermoelectricfigureofmeritinSnSecrystals[J].Nature,2014,508(7496):373-377. [3]LeiX,DongJ,FengL,etal.MicrostructureevolutionforSidopedn-typeMg2Sianditseffectonthermalandelectricalproperties:Theoreticalandexperimentalinvestigation[J].ActaMaterialia,2016,118:11-21. [4]ZhangQ,etal.Enhancementofthermoelectricfigure-of-meritbyresonantstatesofaluminiumdopinginleadselenide[J].Energy&EnvironmentalScience,2012,5(11):9483-9487. [5]AdachiT.CrystalstructureandelectricalpropertiesofanewmagnesiumsilicideMg2Si[J].JournalofthePhysicalSocietyofJapan,1955,10(12):1241-1246.