【摘 要】
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开发对环境无害的新能源是全世界能源部门面临的一项具有挑战性的任务。热电材料具有清洁、无污染的优点,是一种具有巨大潜力的新能源材料。A1掺杂Zn O(Zn1-xAlxO)热稳定性好,具有优异的电学性能和塞贝克系数,是一种极具潜力的高温热电材料。然而,较高的本征热导率严重制约了Zn1-xAlxO热电材料的应用和发展。本论文针对这一问题,制备Zn0.98Al0.02O/SrTiO3纳米复合材料,通过纳米
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开发对环境无害的新能源是全世界能源部门面临的一项具有挑战性的任务。热电材料具有清洁、无污染的优点,是一种具有巨大潜力的新能源材料。A1掺杂Zn O(Zn1-xAlxO)热稳定性好,具有优异的电学性能和塞贝克系数,是一种极具潜力的高温热电材料。然而,较高的本征热导率严重制约了Zn1-xAlxO热电材料的应用和发展。本论文针对这一问题,制备Zn0.98Al0.02O/SrTiO3纳米复合材料,通过纳米界面调控Zn0.98Al0.02O热输运性能,并探究织构Zn0.98Al0.02O/SrTiO3纳米复合材料的热变形工艺,实现纳米界面、织构协同调控电热输运行为,揭示其织构结构演变规律以及纳米界面和织构对电热输运性能的调控机制。在空气气氛下采用固相烧结制备Zn0.98Al0.02O/SrTiO3复合材料,加入SrTiO3能够打破Zn0.98Al0.02O原有的固溶平衡,促进Zn0.98Al0.02O/SrTiO3复合材料致密化进程,致密度由73.8%增加至99.9%。Zn0.98Al0.02O/SrTiO3复合材料电导率显著增加,最高电导率达到1.3×10~4S/m。氩气气氛固相烧结的Zn0.98Al0.02O/SrTiO3复合材料的热导率低于空气气氛烧结的,这与其较低的致密度有关,SrTiO3含量2.0 wt.%的Zn0.98Al0.02O/SrTiO3复合材料取得0.051的较高ZT值,该值是空气气氛烧结的复合材料ZT值的1.66倍。其次,通过电场活化烧结制备Zn0.98Al0.02O/SrTiO3纳米复合材料,其结构致密,电导率显著增加。纳米SrTiO3晶粒未有明显长大,与Zn O形成的纳米界面使声子散射增强,热导率降低。SrTiO3含量为2.0 wt.%的Zn0.98Al0.02O/SrTiO3纳米复合材料取得0.057的ZT值,约为纯Zn0.98Al0.02O的ZT值1.58倍。最后,利用热变形技术制备织构可控的Zn0.98Al0.02O/SrTiO3纳米复合材料,1123K热变形温度下,SrTiO3含量为1.0 wt.%的Zn0.98Al0.02O/SrTiO3复合材料的取向因子为0.39,表现出较为明显的（002）晶面取向。随织构因子增大,电导率大幅度增加,最高达4.0×10~4S/m,较高的电导率导致Zn0.98Al0.02O/SrTiO3复合材料取得最大ZT值,其值约为0.077。
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