플라즈마 아크 방전법에 의한 p형 Bi2Te3계 열전분말 제조
- Abstract
- The present study focused on the synthesis of a bismuth-antimony-tellurium-based alloyed nanopowder for investigating the possibility of synthesizing bismuth-antimony-tellurium-based alloyed thermoelectric nanoparticles by the plasma arc discharge process. The chemical composition, phase structure, particle size of the synthesized powders under various synthesis conditions were analyzed using XRF, XRD and SEM. The synthesized powders were sintered by the plasma activated sintering. The thermoelectric properties of the sintered body were investigated by measuring Seebeck coefficient, specific electric resistivity and thermal conductivity. The synthesized Bi-Sb-Te-based powders have a different chemical composition than the raw material, 12.64wt.%Bi-29.47wt.%Sb-57.89wt.%Te. The chemical composition of the synthesized Bi-Sb-Te-based powders approached that of the raw material with an increasing DC current of the arc plasma. The synthesized Bi-Sb-Te-based powder consist of a mixed phase structure of the Bi0.5Sb1.5Te3, Bi2Te3, Sb2Te3 and Sb2O3 phases. This powder has homogeneous mixing state of two different particles in an average particle size; about 100 nm and about 500 nm. The figure of merit of the sintered body of the synthesized 18.75wt.%Bi-24.68wt.%Sb-56.57wt.%Te nanopowder showed higher value than one of the sintered body of the mechanically milled 12.64wt.%Bi-29.47wt.%Sb-57.89wt.%Te powder.
- Issued Date
- 2010
- Awarded Date
- 2010. 2
- Type
- Dissertation
- Keyword
- 플라즈마 아크 방전 열전 Bi2Te3 nano powder
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 일반대학원
- Department
- 대학원 소재프로세스공학과
- Advisor
- 이길근
- Table Of Contents
- 목 차
Abstract
1.서론 1
2.이론적 배경 6
2.1열전현상 6
2.1.1 Seebeck 효과 6
2.1.2 Peltier 효과 9
2.1.3 Thomson 효과 11
2.2 열전성능의 최적화 12
2.3 나노구조 효과 15
2.4 Bi2Te3계 열전재료 17
2.4.1 Bi2Te3계의 결정구조 17
2.4.2 Bi2Te3계의 연구현황 21
2.5 플라즈마 아크 방전법 23
2.5.1 플라즈마 정의 23
2.5.2 플라즈마 아크의 종류 및 응용분야 25
2.5.3 플라즈마 아크 방전 공정 변수 26
3. 실험방법 30
3.1 Bi-Sb-Te 나노 분말 합성 30
3.2 Bi-Sb-Te 나노 분말 소결 32
3.3 Bi-Sb-Te 열전재료의 특성평가 32
3.3.1 Bi-Sb-Te 나노 분말 특성평가 32
3.3.2 Bi-Sb-Te 소결체 특성평가 34
3.3.2.1 소결체의 소결특성평가 34
3.3.2.2 소결체의 열전특성평가 34
4. 결과 및 고찰 40
4.1 PAD법에 의한 Bi-Sb-Te 나노 분말의 합성 40
4.1.1 아크 전류에 따른 상의 변화 40
4.1.2 아크 전류에 따른 조성의 변화 45
4.1.3 아크 전류에 따른 분말 형상, 크기의 변화 47
4.2 SPS법에 의한 Bi-Sb-Te 소결체 제조 54
4.2.2 소결시간에 따른 상 변화 57
4.3 SPS법에 의해 제조된 Bi-Sb-Te 소결체의 열전특성 66
4.3.1 소결시간에 따른 전기적특성 변화 66
4.3.2 소결시간에 따른 열적특성 변화 71
4.3.3 소결시간에 따른 성능지수 변화 73
5. 결론 76
6. 참고문헌 78
감사의 글
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