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基于磁控溅射的Pt/PtRh高温薄膜热电偶传感器集成工艺

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材料工程 2024年

作者：张文琦沈统王林斌赵未昀邓元北京航空航天大学杭州创新研究院浙江省智能传感材料与芯片集成技术重点实验室北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院

Pt/PtRh为高温薄膜热电偶敏感材料，Al2O3和SiO2为复合绝缘层材料，采用磁控溅射法成功制备Pt/PtRh薄膜热电偶及Al2O3／SiO2复合型上下绝缘层，并通过掩膜-沉积法实现薄膜热电偶图案化制备。研究结果表明：制备的复合绝缘层Al2O3/SiO2... 详细信息

Pt/PtRh为高温薄膜热电偶敏感材料，Al2O3和SiO2为复合绝缘层材料，采用磁控溅射法成功制备Pt/PtRh薄膜热电偶及Al2O3／SiO2复合型上下绝缘层，并通过掩膜-沉积法实现薄膜热电偶图案化制备。研究结果表明：制备的复合绝缘层Al2O3/SiO2能够有效保证高温薄膜热电偶传感器在1200 ℃高温下的绝缘性和化学稳定性。Pt/PtRh热电偶阵列精度达到200 μm，可在1200 ℃下稳定工作超过2200 min，经过4000 min升降温循环测试后，热电偶输出热电势偏差小于1%。热电偶传感器整体厚度小于20 μm，集成于合金与热障涂层之间的热电偶在高温服役环境下可稳定工作并测量合金表面温度。多层结构的样件在服役测试中无分层、脱落现象，热电偶稳定输出信号。

关键词：高温薄膜热电偶铂-铂铑热电偶塞贝克效应氧化铝绝缘层氧化硅绝缘层

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热电功能砂浆的塞贝克效应及其增强

建筑材料学报 2018年第5期21卷 701-706页

作者：王子仪王智宁美何坚贺云飞重庆交通大学材料科学与工程学院重庆400074 重庆交通大学交通运输学院重庆400074 重庆大学材料科学与工程学院重庆400045

研究了利用磁选粉煤灰烧结骨料制备的热电功能砂浆的塞贝克效应(Seebeck effect)以及金属氧化物粉末对热电功能砂浆塞贝克效应的增强效果.结果表明:热电功能砂浆具有较高的塞贝克系数和电导率,所掺入的金属氧化物粉末为热电功能砂浆体... 详细信息

研究了利用磁选粉煤灰烧结骨料制备的热电功能砂浆的塞贝克效应(Seebeck effect)以及金属氧化物粉末对热电功能砂浆塞贝克效应的增强效果.结果表明:热电功能砂浆具有较高的塞贝克系数和电导率,所掺入的金属氧化物粉末为热电功能砂浆体系提供了新的载流子并且提高了载流子的有效质量,其塞贝克系数较未掺金属氧化物的热电功能砂浆提高了1个数量级,较碳纤维增强水泥基材料(CFRC)提高了3个数量级;掺入金属氧化物并不会显著降低热电功能砂浆的电导率,且可获得较高的功率因数(PF);选取具有P型和N型两种半导体性质的金属氧化物热电功能砂浆串联组成1组热电转换装置,在35℃温差下可获得1.97V的开路电压.

关键词：磁选粉煤灰烧结骨料水泥基热电材料热电效应塞贝克效应金属氧化物粉末

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半导体塞贝克效应实验教学的思考与创新

科技与创新 2023年第8期 139-141页

作者：孙富华谭军李琴湖北师范大学先进材料研究院湖北黄石435002 先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心佛山仙湖实验室广东佛山528225

半导体材料依托材料、物理、化学、信息、微电子等多学科体系,推动着信息科技的高速发展。基于半导体材料的塞贝克效应实验是一门关联材料学、电学和热学相关理论知识,强调实操性,突显知识储备量、团队协作能力、实践操作技巧的实验课... 详细信息

半导体材料依托材料、物理、化学、信息、微电子等多学科体系,推动着信息科技的高速发展。基于半导体材料的塞贝克效应实验是一门关联材料学、电学和热学相关理论知识,强调实操性,突显知识储备量、团队协作能力、实践操作技巧的实验课。针对该实验课程的教学目标和思路,结合“专创融合”教改的时代背景,在传统“讲授型”为主的课堂授课模式中融入“科研渗透型”的教学元素,以科研促教学,在授课模式与方法上进行教学创新,糅合多元化考核机制和成效评价方法,激发学生的创新灵感,深刻领会半导体实验教学创新在学科培养体系中的重要性,大幅提升课程的教学效果。

关键词：以科研促教塞贝克效应实验教学创新

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基于塞贝克效应的光伏幕墙的节能研究

大学物理实验 2023年第1期36卷 45-53页

作者：任光信苏锡国沈阳建筑大学辽宁沈阳110168

随着我国建筑业的不断发展以及能源结构的不断调整,利用新能源的光伏幕墙在节能减排中已初见成效,但光伏系统工作时,仍存在光伏电板的背板温度上升而影响其工作效率,进而导致能耗增加的问题。因此,提出了一种新型的节能环保的空气腔结... 详细信息

随着我国建筑业的不断发展以及能源结构的不断调整,利用新能源的光伏幕墙在节能减排中已初见成效,但光伏系统工作时,仍存在光伏电板的背板温度上升而影响其工作效率,进而导致能耗增加的问题。因此,提出了一种新型的节能环保的空气腔结构型光伏幕墙,一方面研究墙体外表面与光伏背板间的空气腔多种宽度下对散热效率的影响关系;另一方面利用塞贝克效应原理,研究光伏板背部铜-康铜热电偶热电转换装置吸收热量与光伏板工作效率的关系。最终通过对实验所测数据的分析,得出基于塞贝克效应的光伏建筑墙体的散热效率随空气腔宽度增加而增大,热电偶对光伏背板热量的利用可以促进提高光伏板工作效率。

关键词：塞贝克效应光伏幕墙能源铜-康铜热电偶烟囱效应

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基于塞贝克效应的燃气灶余热回收装置

湖州师范学院学报 2023年第4期45卷 21-26页

作者：汤海岚胡奕强郏子怡徐昌新郑玉卿湖州师范学院工学院浙江湖州313000 浙江明贺钢管有限公司浙江湖州313000

针对家庭燃气灶具周圈热能逸散流失严重的问题,设计一款基于塞贝克效应的新型余热回收装置.该装置能使逸散热能通过半导体发电模组正反面的温差势能驱动,持续转化为电能储存,而发电模组正反面温差则由微型冷却系统调节.试验结果表明,半... 详细信息

针对家庭燃气灶具周圈热能逸散流失严重的问题,设计一款基于塞贝克效应的新型余热回收装置.该装置能使逸散热能通过半导体发电模组正反面的温差势能驱动,持续转化为电能储存,而发电模组正反面温差则由微型冷却系统调节.试验结果表明,半导体发电模组正反面温差越大,装置发电功率越大,当温差达到70℃时,发电功率可达3 W;发电总电压与温差呈线性相关,在系统稳定状态下,空冷得到的发电电压为4.7 V,水冷得到的发电电压为6.8 V,可见水冷产生的温差效果较好,可实现更高效能的热电转化.该装置适用于普通家庭厨房,且具有较好的市场推广前景.

关键词：燃气灶余热回收塞贝克效应温差发电

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基于塞贝克效应的热电转换实验装置的设计

低温物理学报 2018年第4期40卷 51-57页

作者：张洗玉贺锦瑜黄琦高旭乔帅马腾陕西科技大学镐京学院

针对工业余热、废热重新利用问题以及响应国家节能减排号召,基于塞贝克效应设计并实现了一种热电转换实验装置.该装置以热电转换器件TEC1-12706T200为转换载体;利用温度测量、温度控制电路来处理热电转换载体的热、冷端温度进而执行加热... 详细信息

针对工业余热、废热重新利用问题以及响应国家节能减排号召,基于塞贝克效应设计并实现了一种热电转换实验装置.该装置以热电转换器件TEC1-12706T200为转换载体;利用温度测量、温度控制电路来处理热电转换载体的热、冷端温度进而执行加热/散热操作;对热电转换器件的主要输出性能参数进行实时显示,并在上位机上实时监测输出参数的变化情况.实验数据表明:当负载电阻与匹配电阻均为2.5Ω时,其输出功率达到最大值;对热电转换器件冷端采取有效冷却方式,其输出功率会提高0.1W且热电转换效果最好.结论表明:该装置能够有效实现热电转换目标和教学演示功能,符合实验仪器高智能化、数字化发展新要求.

关键词：塞贝克效应热电转换有效冷却教学演示高智能化

基于塞贝克效应的高响应度太赫兹探测器的研究

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红外技术 2017年第8期39卷 761-765页

作者：张鹏董杰韩顺利吴斌曹乾涛中国电子科技集团公司第四十一研究所电子测试技术重点实验室山东青岛266555

针对微弱太赫兹激光功率的测试需求,本文研究一种可以提高太赫兹探测器响应度的方法。采用反射式太赫兹时域光谱分析仪测试太赫兹激光吸收材料的吸收率,选择吸收率高的材料作为太赫兹激光的吸收材料;使用直流磁控溅射技术在太赫兹激光... 详细信息

针对微弱太赫兹激光功率的测试需求,本文研究一种可以提高太赫兹探测器响应度的方法。采用反射式太赫兹时域光谱分析仪测试太赫兹激光吸收材料的吸收率,选择吸收率高的材料作为太赫兹激光的吸收材料;使用直流磁控溅射技术在太赫兹激光吸收材料底部均匀的镀上一层金薄膜;利用具有高导热率和高粘接强度的固化液体硅胶把太赫兹激光吸收材料与热电堆的热端粘接在一起,并把热电堆的冷端与热沉紧密粘贴。理论分析和实验结果表明此方法有效提高了热电堆的热电转换率和吸收材料对太赫兹激光的吸收率,从而使太赫兹探测器的响应度提升了7.9%。因此,本文研制的太赫兹探测器在0.1 THz^10 THz范围内,能够实现微瓦量级太赫兹激光功率的测试。

关键词：太赫兹探测器太赫兹激光响应度塞贝克效应

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基于塞贝克效应的半导体气敏传感器的研制

功能材料与器件学报 2005年第3期11卷 386-388页

作者：余华梁黄世震林伟福州大学电子系气敏传感器研究所福州350002

利用塞贝克效应研制成功ZnO半导体气敏传感器。这种新型传感器能够输出0-100mV的直流电压,对于信号的放大与处理将十分方便。在实验中对20×10-6NO2气体进行检测,结果表明:传感器的输出电压(温差电动势),随着待测气体浓度而变化。因此,... 详细信息

利用塞贝克效应研制成功ZnO半导体气敏传感器。这种新型传感器能够输出0-100mV的直流电压,对于信号的放大与处理将十分方便。在实验中对20×10-6NO2气体进行检测,结果表明:传感器的输出电压(温差电动势),随着待测气体浓度而变化。因此,利用温差电效应制作气敏传感器是一条完全可行的新思路。

关键词：塞贝克效应气敏传感器研制

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基于塞贝克效应的森林土壤温差发电

森林与环境学报 2018年第1期38卷 84-90页

作者：黄永胜徐道春李文彬张保卫北京林业大学工学院北京100083 栾川县林业局河南栾川471500

森林无线传感器的供电问题严重制约着物联网技术在林业上的运用,一种解决思路是利用土壤与空气之间的温度差,根据塞贝克效应进行温差发电,供给传感器使用。试验利用加热电缆对土壤进行加热,使之与空气之间形成温度差,验证利用基于塞贝... 详细信息

森林无线传感器的供电问题严重制约着物联网技术在林业上的运用,一种解决思路是利用土壤与空气之间的温度差,根据塞贝克效应进行温差发电,供给传感器使用。试验利用加热电缆对土壤进行加热,使之与空气之间形成温度差,验证利用基于塞贝克效应的森林土壤温差发电给林业无线传感网络节点供电的可行性。结果表明:在与自然状态下森林中土壤-空气温差一致时,输出电功率可达3.5 m W。通过引入温差传递效率系数η和滞后系数φ提出了土壤-空气温差与输出功率之间的关系模型,利用该关系模型可根据实际温差计算输出功率,对在特殊环境下工作的低功率器件供电研究具有重要意义。

关键词：塞贝克效应森林土壤温差发电关系模型