引言

熱電轉(zhuǎn)換物理效應(yīng)、熱電材料及其應(yīng)用技術(shù)的研究歷史悠長(zhǎng)。近20 年來(lái)，熱電材料科學(xué)得到快速發(fā)展，同時(shí)，器件設(shè)計(jì)方法與集成技術(shù)也不斷完善。在此背景下，quantum design公司ppms和mpms用戶——中科院上海硅酸鹽所陳立東研究員等撰寫(xiě)了《熱電材料與器件》一書(shū)，不僅梳理了熱電材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還涵蓋了作者本人在內(nèi)的研究者們多年來(lái)在熱電材料設(shè)計(jì)理論與制備科學(xué)、器件設(shè)計(jì)與集成技術(shù)等方面取得的諸多原創(chuàng)性重大成果，形成了有關(guān)熱電材料與器件較為全面、豐富的知識(shí)體系。該書(shū)的出版為從事熱電材料研究與器件研發(fā)的科研人員和工程技術(shù)人員以及在相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的高等院校師生提供了很好的參考價(jià)值。

正文

日本advance riko公司50多年來(lái)專(zhuān)業(yè)從事“熱電材料”相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)，并一直走在相關(guān)領(lǐng)域的最前端。2018年初，quantum design china代理了日本advance riko公司的最新先進(jìn)熱電材料測(cè)試設(shè)備，將小型熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)mini-pem、澤貝克系數(shù)/電阻測(cè)量系統(tǒng)zem、熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)pem及大氣環(huán)境下熱電材料性能評(píng)估系統(tǒng)f-pem引進(jìn)中國(guó)。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的愉快合作后，2018年7月，quantum design china與日本advance riko公司正式達(dá)成協(xié)議，作為其熱電材料測(cè)試設(shè)備在中國(guó)的獨(dú)家代理商繼續(xù)合作，并將日本advance riko公司的相關(guān)設(shè)備在中國(guó)大陸、香港和澳門(mén)進(jìn)行進(jìn)一步推廣。同時(shí)，quantum design china將在日本advance riko公司的協(xié)助下，在北京建立熱電材料測(cè)試設(shè)備演示中心和技術(shù)服務(wù)中心，更好地為中國(guó)熱電材料的發(fā)展提供產(chǎn)品展示、技術(shù)支持和售后服務(wù)。

1. 澤貝克系數(shù)/電阻測(cè)量系統(tǒng)zem

熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)利用熱電材料的澤貝克（seebeck）效應(yīng)和佩爾捷（peltier）效應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱能與電能直接相互轉(zhuǎn)化，熱電技術(shù)的能量轉(zhuǎn)換效率主要取決于材料的本征物理特性，通?？捎蔁犭妰?yōu)值來(lái)衡量，而熱電優(yōu)值取決于材料的澤貝克系數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和絕對(duì)溫度。

圖1? 澤貝克系數(shù)/電阻測(cè)量系統(tǒng)zem

圖2? 康銅澤貝克系數(shù)測(cè)試結(jié)果

澤貝克系數(shù)/電阻測(cè)量系統(tǒng)zem可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬或半導(dǎo)體材料的熱電性能的評(píng)估，材料的澤貝克系數(shù)和電阻都可以用zem直接測(cè)量。該設(shè)備采用溫度精確控制的紅外金面加熱爐和控制溫差的微型加熱器，因此能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的無(wú)污染精確控溫。同時(shí)，設(shè)備全自動(dòng)電腦控制，允許自動(dòng)測(cè)量消除背底電動(dòng)勢(shì)，擁有歐姆接觸自動(dòng)檢測(cè)功能。除zem標(biāo)準(zhǔn)配置外，還可根據(jù)用戶不同需求定制高阻型，增加薄膜測(cè)量選件、低溫選件等。

2. 小型熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)mini-pem

小型熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)mini-pem可以通過(guò)自動(dòng)測(cè)量熱流量和發(fā)電量來(lái)獲得熱電轉(zhuǎn)換效率，電量是通過(guò)四探針?lè)ǐ@得；熱流是通過(guò)熱流計(jì)獲得。mini-pem體積更為小巧，操作更為簡(jiǎn)單，集成化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)小型材料塊體2-10mm2 x 1-20mmh精準(zhǔn)測(cè)量?？蓮V泛應(yīng)用于：發(fā)電量和熱流量測(cè)量、熱電材料模塊的熱電轉(zhuǎn)換效率計(jì)算、單一熱電材料發(fā)電量及熱流測(cè)量、熱電材料性能和壽命評(píng)估等各個(gè)方向。

圖3 ? 小型熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)mini-pem

圖4? 碲化鉍樣品熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)試結(jié)果

3. 熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)pem

熱電轉(zhuǎn)換效率是指熱能和電能之間相互轉(zhuǎn)換的程度，通常采用提高熱電組件兩端的有效溫度梯度來(lái)提高熱電組件的轉(zhuǎn)換效率。熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)pem通過(guò)對(duì)熱電材料模塊提供最大溫差500℃，可以得到一維熱流量q和最大發(fā)電功率p，從而有效測(cè)定熱電轉(zhuǎn)換效率η。

圖5? 熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)pem

熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)pem通過(guò)高精度的紅外線金面反射爐可完成快速性能評(píng)估和耐力測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)熱穿透測(cè)量，加熱過(guò)程中，通過(guò)氣缸機(jī)制可以保持接觸表面的熱阻穩(wěn)定。同時(shí)在測(cè)試過(guò)程中，溫度穩(wěn)定性的判斷、自動(dòng)調(diào)節(jié)熱電發(fā)電模塊的負(fù)載以及自動(dòng)控制溫度測(cè)量，這些功能僅通過(guò)設(shè)置軟件即可自動(dòng)完成，操作十分便捷。

4. 大氣環(huán)境下熱電材料性能評(píng)估系統(tǒng)f-pem

該系統(tǒng)可以在大氣環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷溫差的熱電材料產(chǎn)生的發(fā)電量和熱流量進(jìn)行測(cè)量，熱電轉(zhuǎn)換效率可以通過(guò)最大發(fā)電量和熱流量計(jì)算出。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行熱循環(huán)測(cè)試，運(yùn)用于熱電新材料的開(kāi)發(fā)，以及商用組件在負(fù)載和溫度下的耐久性測(cè)試。

圖6? 大氣環(huán)境下熱電材料性能評(píng)估系統(tǒng)f-pem

熱電材料澤貝克效應(yīng)和佩爾捷效應(yīng)發(fā)現(xiàn)距今已有100余年的歷史，多年來(lái)科學(xué)家已對(duì)其進(jìn)行了深入而富有成效的研究，并為如何實(shí)現(xiàn)熱電材料更大的熱電優(yōu)值不斷探索。隨著熱電領(lǐng)域研究的不斷深入，希望zem、pem、mini-pem、f-pem的引入，能夠助力更多優(yōu)異熱電材料性能的評(píng)估與研究，堅(jiān)信我國(guó)熱電材料領(lǐng)域?qū)?huì)進(jìn)一步發(fā)展提高！

相關(guān)產(chǎn)品及鏈接：
1、 澤貝克系數(shù)/電阻測(cè)量系統(tǒng)zem：、 熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)pem：、 小型熱電轉(zhuǎn)換效率測(cè)量系統(tǒng)mini-pem：