مشخصات ریزساختاری و خواص ترموالکتریک سرامیک های Sr0.9La0.1TiO3 با ذرات فلزی Ag نانوسایز به عنوان افزودنی

Microstructure characterization and thermoelectric properties of Sr0.9La0.1TiO3 ceramics with nano-sized Ag as additive

چکیده

سرامیک های ترموالکتریک Sr0.9La0.1TiO3 با محتوی مختلف ذرات فلزی Ag نانوسایز به عنوان افزودنی توسط روش واکنش حالت جامد متداول تهیه شدند و تاثیر محتوی افزوده شده Ag روی ساختار و خواص ترموالکتریک بررسی شد. مشخصه‌یابی XRD تایید کرد که فاز اصلی Sr0.9La0.1TiO3 پروسکایت همراه با مقدار کمی از فاز Ag فلزی بود. تصاویر SEM نشان داد که تمامی نمونه ها چگال بودند و نتایج TEM نشان داد که ذرات Ag در مرز دانه ها انباشته شدند تا تشکیل یک شبکه نفوذی شرکت کننده در افزایش رسانایی الکتریکی دهند. طیف رامان نمونه های Sr0.9La0.1TiO3/xAg قبل و بعد از آنیل در اتمسفر Ar+C تفاوت قابل توجهی نشان داد که منجر شده از تشکیل جاهای خالی اکسیژن و تغییرات در ارتعاشات و حالت چرخش پیوند Ti-O است.

با افزایش محتوای افزودنی Ag، قدر مطلق ضریب سیبک افزایش یافت. افزودنی Ag سبب افزایش در غلظت حامل شد و به عنوان اتصالات الکتریکی بین دانه ها عمل کرد به طوری که رسانایی الکتریکی را بهبود داد و هدایت حرارتی را به ۱.۴-۳.۴ W/m/K کاهش داد. نهایتا، مقدار ZT ماکزیمم ZT883k=0.30 برای نمونه با x=20 wt% به دست آمد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Sr0.9La0.1TiO3 thermoelectric ceramics with different contents of nano-sized Ag metal particles as additive were prepared by conventional solid state reaction method, and the influences of Ag adding content on the microstructure and thermoelectric properties were investigated. XRD characterization confirmed that the main phase was perovskite Sr0.9La0.1TiO3, along with a small amount of metal Ag phase. SEM images showed that all of the samples were dense, and the results of TEM indicated that the Ag particles accumulated at the grain boundaries to form a percolating network, contributing to increasing the electrical conductivity. Raman spectra of Sr0.9La0.1TiO3/xAg samples before and after annealing in ArþC atmosphere showed a great difference, resulting from the creation of oxygen vacancies and changes in the TieO bond vibration and rotation mode.

With increasing Ag adding content, the absolute value of Seebeck coefficient increased. Ag addition caused an increase in carrier concentration and acted as electrical connections between the grains, which improved the electrical conductivity and reduced the thermal conductivity to 1.4e3.4 W/m/K. Finally, the maximum ZT value of ZT883K ¼ ۰.۳۰ was obtained for x¼ ۲۰ wt% samples.