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日本ADVANCE RIKO公司熱電材料測試設(shè)備ZEM和PEM系列產(chǎn)品

來源:QUANTUM量子科學(xué)儀器貿(mào)易(北京)有限公司   2018年09月03日 09:42  

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。近20 年來,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了《熱電材料與器件》書,不僅梳理了熱電材料域的基礎(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)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多年來業(yè)從事“熱電材料”相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研究開發(fā),并直走在相關(guān)域的前端。2018年初,Quantum Design China代理了日本ADVANCE RIKO公司的進(jìn)熱電材料測試設(shè)備,將小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)Mini-PEM、澤貝克系數(shù)/電阻測量系統(tǒng)ZEM、熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(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。
    經(jīng)過段時(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,作為其熱電材料測試設(shè)備在中國的代理商繼續(xù)合作,并將日本ADVANCE RIKO公司的相關(guān)設(shè)備在中國大陸、香港和澳門進(jìn)行進(jìn)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試設(shè)備演示中心和技術(shù)服務(wù)中心,更好地為中國熱電材料的發(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)/電阻測量系統(tǒng)ZEM
    熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)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性,通??捎蔁犭娭祦砗饬?,而熱電值取決于材料的澤貝克系數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和溫度。


圖1  澤貝克系數(shù)/電阻測量系統(tǒng)ZEM

圖2  康銅澤貝克系數(shù)測試結(jié)果

    澤貝克系數(shù)/電阻測量系統(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直接測量。該設(shè)備采用溫度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)過程中的無污染控溫。同時(shí),設(shè)備全自動(dòng)電腦控制,允許自動(dòng)測量消除背底電動(dòng)勢,擁有歐姆接觸自動(dòng)檢測功能。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,增加薄膜測量選件、低溫選件等。


2. 小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)Mini-PEM
    小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)Mini-PEM可以通過自動(dòng)測量熱流量和發(fā)電量來獲得熱電轉(zhuǎn)換效率,電量是通過四探針法獲得;熱流是通過熱流計(jì)獲得。Mini-PEM體積更為小巧,操作更為簡單,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測量??蓮V泛應(yīng)用于:發(fā)電量和熱流量測量、熱電材料模塊的熱電轉(zhuǎn)換效率計(jì)算、單熱電材料發(fā)電量及熱流測量、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)換效率測量系統(tǒng)Mini-PEM


圖4  碲化鉍樣品熱電轉(zhuǎn)換效率測試結(jié)果


3. 熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(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提高熱電組件的轉(zhuǎn)換效率。熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM通過對(duì)熱電材料模塊提供大溫差500℃,可以得到維熱流量Q和大發(fā)電功率P,從而有效測定熱電轉(zhuǎn)換效率η。


圖5  熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM

    熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM通過高精度的紅外線金面反射爐可完成快速性能評(píng)估和耐力測試,可以實(shí)現(xiàn)熱穿透測量,加熱過程中,通過氣缸機(jī)制可以保持接觸表面的熱阻穩(wěn)定。同時(shí)在測試過程中,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)控制溫度測量,這些功能僅通過設(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)行測量,熱電轉(zhuǎn)換效率可以通過大發(fā)電量和熱流量計(jì)算出。同時(shí),該系統(tǒng)還可以長時(shí)間運(yùn)行熱循環(huán)測試,運(yùn)用于熱電新材料的開發(fā),以及商用組件在負(fù)載和溫度下的耐久性測試。


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值不斷探索。隨著熱電域研究的不斷深入,希望ZEM、PEM、Mini-PEM、F-PEM的引入,能夠助力更多異熱電材料性能的評(píng)估與研究,堅(jiān)信我國熱電材料域?qū)?huì)進(jìn)步發(fā)展提高!

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