基于Bi₂Te₃的热电材料的3D打印具有高性能和形状可控性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 能源转换 能源转换
• 增材制造 增材制造 增材制造

背景情况:

• 热电 (TE) 发电机将废热转化为电力,提高能源效率.
• 传统的TEG制造方法难以满足热传递,简化和机械强度的需求.

研究的目的:

• 使用3D打印开发高质量的TEG,以实现高效的低质量废热能转换.
• 通过先进的制造来优化比斯木 telluride (BT) 的热电特性和机械强度.

主要方法:

• 采用了选择性激光融 (SLM) 技术,采用球形甲化物 (BT) 粉末前体.
• 通过3D打印采用故障工程来优化电子和音声传输.
• 分析了不平衡固化机制及其对材料性能的影响.

主要成果:

• 由于多尺度缺陷形成,BT获得了高的优点:1.27 (p型) 和1.13 (n型).
• 通过引入的缺陷有效分散声子,降低了晶格导热性.
• 获得了强大的机械性能,压力强度高达257/250 MPa,适用于p型/n型BT.
• 在38.9°C的温度梯度下,展示了一个3D打印的TEG,输出功率为134mW.

结论:

• 选择性激光融 (SLM) 3D打印为制造高性能TE材料提供了一条新途径.
• 在BT中的工程缺陷提高了废热回收的热电性能和机械强度.
• 开发了可控制形状的TEG,适合使用异质热源的多种应用.