[发明专利]检测一维微纳米材料热电性能参数的设备及方法

说明书

本发明提出了检测一维微纳米材料热电性能参数的设备及方法。该检测设备包括：加热线，其两端分别与第一热沉、第二热沉相连；第一感应线，平行设置在加热线的下方，且两端分别与第三热沉、第四热沉相连；第二感应线，平行设置在第一感应线的下方，且两端分别与第五热沉、第六热沉相连；加热电源，与加热线相连并用于对加热线进行加热；第一电参数检测组件，与第一感应线相连且用于对第一感应线的电参数进行检测；以及第二电参数检测组件，与第二感应线相连且用于对第二感应线的电参数进行检测。本发明所提出的检测设备，可用于检测一维微纳米材料的热电性能参数，将接触热电阻引起的误差大大减小，提高测量的精度。

技术领域

本发明涉及微纳米材料测试技术领域，具体的，本发明涉及检测一维微纳米材料热电性能参数的设备及方法。

背景技术

近年来，随着环境污染和能源危机的日益严重，热电材料由于其独特的性能引起了广泛关注，并且在航天、微电子、光电子器件以及节能环保等诸多领域显示出广阔的应用前景，使得新型微纳米热电材料的合成、性能测试和理论研究得到快速发展。但是，由于热电材料的尺寸及各向异性等特殊特点，使得传统的可用于测试块体材料热电特性的方法往往不能用于测量该微纳米尺度材料的热电特性。

因此，微纳米热电材料性能的测量和表征方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程中发现，热电优值系数Z是衡量热电材料综合性能的重要参数，其定义为：Z＝σ·S²/λ，其中S为塞贝克系数，σ和λ分别为材料的电导率和热导率。从优值系数表达式可以看出，塞贝克系数和电导率越大，热导率越小，材料的热电性能越好。其中，塞贝克系数具体表示为：S＝V_S/△T，其中，V_S为塞贝克电动势，△T是热电材料两端的温差。而现有的几种测量微纳米尺度热电性能的方法，其接触热阻对测量结果的影响难以被消除，从而会造成额外的测量误差。

本发明的发明人经过深入研究发现，通过一种综合测量一维微纳米材料热导率、电导率和塞贝克系数的方法，可有效地减少接触热阻对测量结果的影响。该方法采用三根测试线分别作为加热线和感应线，将待测样品搭接在三根测试线上，通过给加热线通电加热从而在测试样品上形成高温端，则另外两根测试线作为感应线分别获取待测样品不同搭接点处的稳态温升。进一步，还可测量感应线与待测样品的两个搭接点间的直流塞贝克电压，进而获得待测样品的热导率和塞贝克系数；并利用搭接形成的四线结构(呈王字形)可得到待测样品的电导率，进而综合表征材料的热电性能。

有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种有效降低接触热阻影响、装置简单、易于测量或测试成本低的检测一维微纳米材料热电性能参数的手段。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种用于检测一维微纳米材料热电性能参数的设备。

根据本发明的实施例，所述设备包括：

加热线，所述加热线的第一端与第一热沉相连，所述加热线的第二端与第二热沉相连；

第一感应线，所述第一感应线与所述加热线的两端齐平，并且所述第一感应线平行设置在所述加热线的下方，并且所述第一感应线的第一端与第三热沉相连，所述第一感应线的第二端与第四热沉相连；

第二感应线，所述第二感应线与所述第一感应线的两端齐平，并且所述第二感应线平行设置在所述第一感应线的下方，并且所述第二感应线的第一端与第五热沉相连，所述第二感应线的第二端与第六热沉相连；

加热电源，所述加热电源与所述加热线相连，用于对所述加热线进行加热；

第一电参数检测组件，所述第一电参数检测组件与所述第一感应线相连，用于对所述第一感应线的电参数进行检测；以及