[发明专利]一种Mg3

说明书

本发明提供了一种Mgsubgt;3/subgt;Sbsubgt;2/subgt;基热电器件及其制备方法，属于热电材料技术领域。本发明将所述Mgsubgt;3/subgt;Sbsubgt;2/subgt;基热电材料制成粉末，采用3D打印的方式制备Mgsubgt;3/subgt;Sbsubgt;2/subgt;基热电器件，热电臂材料结构致密，导电性好；本发明采用3D打印的方式，热电器件图形可根据应用场景灵活设计，适用范围广，且容易制备高集成度、高功率密度的热电器件；本发明采用3D打印的方式，热电器件制备过程简单高效，有利于推动柔性微型热电器件的批量化生产技术的发展。本发明采用3D打印的方式连接电极材料，电极材料与热电材料之间接触电阻较小，有利于提高热电器件的输出性能。

技术领域

本发明涉及热电器件技术领域，特别涉及一种Mg₃Sb₂基热电器件及其制备方法。

背景技术

在众多的新能源材料体系中，热电材料具有突出的优势，可以利用材料内部微观载流子运动实现热能和电能的直接相互转换，因此在温差发电和固态制冷方面具有重要的应用价值。热电材料的性能通常用无量纲热电优值zT 来衡量，其中z代表着热电材料本身的综合热学及电学性质，T则代表材料所使用的环境绝对温度。zT＝S²σT/κ，其中S是材料的Seebeck系数，σ是电导率，κ是材料的热导率，S²σ为功率因子，所以高性能热电材料应具有较高的电导率和Seebeck系数，以及低热导率。

基于热电材料制成的热电器件具有很多优点：(1)器件稳定性高，易于维护。热电器件中不含有机械传动装置或配件，工作时安静无震动；(2) 对环境友好，不产生有毒有害的排放物，可以实现绿色制冷；(3)器件结构简单紧凑，易于小型化；(4)适用于外太空或偏远地区等条件较为艰苦的环境；因此在很多领域表现出良好的应用潜力。比如，在航空航天领域，通过热电发电器件为外太空执行科学任务的探测器提供电力；民用方面，利用工厂废热及汽车尾气余热等进行发电以提高能源利用效率，目前美国通用、日本丰田等汽车公司均开展了关于热电发电模块与汽车系统整合的应用研究；制冷方面，热电制冷器件可用于激光器、高性能接收器等紧密仪器的局部制冷。

目前，基于热电材料制备热电器件的方法多为机械加工的方法，然而，机械加工方法不仅成本高、工艺复杂，效率低，且很难制备出高集成度、高功率密度的热电器件。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种Mg₃Sb₂基热电器件及其制备方法，本发明提供的制备方法成本低廉，制备效率高，容易制备高集成度、高功率密度的热电器件。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种Mg₃Sb₂基热电器件的制备方法，包括以下步骤：

将Mg₃Sb₂基热电材料粉末与醇类溶剂混合，得到热电材料浆料；

按照预设热电器件图形，将所述热电材料浆料第一3D打印于衬底表面，固化后得到Mg₃Sb₂基热电臂；

将电极材料浆料第二3D打印于衬底表面，使第二3D打印形成的电极图案与所述Mg₃Sb₂基热电臂连接，得到初始热电器件；

对所述初始热电器件进行退火处理，得到Mg₃Sb₂基热电器件。

优选的，所述Mg₃Sb₂基热电材料的化学组成为Mg_3.3-xCo_xSb_2-y-zBi_yTe_z，其中0.05≤x≤0.3，0＜y＜2，0＜z≤0.03。