功能梯度材料中热电制冷性能的提升研究

项目名称： 功能梯度材料中热电制冷性能的提升研究

项目编号： No.11404244

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 周俊

作者单位： 同济大学

项目金额： 30万元

中文摘要： 近年来的理论研究表明，在具有空间非均匀热导率的材料中存在热二极管效应，即材料导热能力与热流的方向有关。这一效应在沉积了非均匀重分子的碳纳米管和氮化硼纳米管中已经被实验观测到了。在本项目中，申请人将研究在热导率随位置变化的梯度材料中，热二极管效应对热电制冷功率的影响。申请人发现在这种材料中，热电器件中电流产生的焦耳热的耗散是非均匀的，这和普通热电器件有很大区别。这一非均匀的热耗散现象会使得器件冷端的吸热增加，从而提高热电制冷器件中的制冷功率。此外，描述热电能量转换效率的热电优值ZT的定义需要做修正。由此展开，随位置变化的非均匀电导率会产生焦耳热的分布不均，随位置变化的非均匀赛贝克系数引入的姆森热都可能提升器件的制冷效率。我们将研究采用何种输运系数的组合能使热电器件的制冷性能得到提升

中文关键词： 热电学；制冷功率；梯度材料；帕尔贴效应；热二极管

英文摘要： Thermal diode effect with inhomogeneous thermal conductivity has been theoretically proposed and been experimentally observed in carbon and boron-nitride nanotubes which are mass-loaded externally and inhomogeneously with heavy molecules. We theoretically

英文关键词： thermoelectrics；cooling power；graded materials；Peltier effect；thermal diode