自分散SiNWs粉體及SiNWs-Mg2Si復(fù)合材料的制備及熱電性能研究.pdf

1、作為納米半導(dǎo)體材料，獨(dú)特的量子限制效應(yīng)和表面散射效應(yīng)使硅納米線(xiàn)(Silicon Nano-Wires，SiNWs)具有較高的Seebeck系數(shù)和較低的熱導(dǎo)率，同時(shí)功率因子與塊體材料相當(dāng)，因此若將SiNWs與塊體材料復(fù)合制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)材料將會(huì)大幅度提升基體材料的熱電性能。
　　本文主要針對(duì)傳統(tǒng)納米線(xiàn)在后期處理中易纏繞和團(tuán)聚等問(wèn)題，分別采用機(jī)械合金化(Mechanical Alloying，MA)和硝酸鎳分解-氫還原法制備具有包覆結(jié)

2、構(gòu)的Si-Ni粉體，然后經(jīng)共晶析出生長(zhǎng)具有自分散特征的SiNWs粉體，并針對(duì)共晶反應(yīng)和MA工藝參數(shù)對(duì)其數(shù)量和形貌的影響進(jìn)行了研究。再將硝酸鎳分解-氫還原輔助共晶反應(yīng)法獲得的SiNWs粉體、MgH2粉和Si粉經(jīng)微波固相反應(yīng)和電場(chǎng)激活壓力輔助合成(Field-Activated andPressure-Assisted Synthesis，F(xiàn)APAS)制備SiNWs-Mg2Si復(fù)合功能材料，對(duì)其研究結(jié)果如下:
　　采用硝酸鎳分解-氫還

3、原輔助共晶析出生長(zhǎng)自分散SiNWs粉體，Si∶Ni摩爾比和Si粒徑對(duì)鎳包硅結(jié)構(gòu)粉體、SiNWs的數(shù)量等生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程有重要的影響。采用粒徑為74μm的Si粉獲得的SiNWs呈線(xiàn)狀，且當(dāng)共晶反應(yīng)溫度為950℃，保溫時(shí)間為120min，Si∶Ni摩爾比為2∶1，獲得的SiNWs分布均勻，占總體積的80％。若采用球磨法將Si粉的粒徑細(xì)化至100nm，則可獲得以Si核為中心呈徑向不斷生長(zhǎng)的SiNWs粉體，單根直徑約150nm，長(zhǎng)度約1.5μm，

4、具有很好的自分散性。
　　采用MA可以有效形成Ni包Si結(jié)構(gòu)的混合粉體，并在后期的共晶反應(yīng)過(guò)程中形成自分散特征的SiNWs粉體;Si、Ni配比對(duì)SiNWs數(shù)量和直徑有明顯影響，當(dāng)Si∶Ni摩爾比為1∶1時(shí)，制備的自分散SiNWs數(shù)量最多，約占總體積的90％。且當(dāng)摩爾比Si∶Ni為1∶1時(shí)，球料比和時(shí)間分別為3.2∶1和2h，可獲得大量長(zhǎng)徑比為13/1的自分散SiNWs。
　　SiNWs的摻入有效降低了SiNWs-Mg2Si復(fù)