Síntese de não-uniforme Pr-dopado SrTiO ₃ Cerâmica e suas propriedades termoelétricas

O objetivo geral deste procedimento é sintetizar oito cerâmicas de Titânio de estrôncio dopadas com DIO não uniformemente PIO com propriedades termoelétricas aprimoradas. Isso é feito preparando primeiro o pó de titanato de estrôncio dopado com PIO Dium por uma reação de estado sólido de alta temperatura com uma série de moagem e mistura intermediárias. O segundo passo é densificar o pó preparado em discos cerâmicos a granel usando uma técnica de centralização de plasma de faísca de aquecimento rápido.

A etapa final é realizar as medições das propriedades de transporte térmico e eletrônico em função da temperatura nas cerâmicas centradas. Em última análise, essas medições eletrônicas e de transporte térmico são usadas para mostrar as melhorias no fator de potência elétrica térmica e na figura de mérito. A principal vantagem desta técnica sobre os métodos existentes, como reação com centralização convencional e pressão cardíaca, é que uma melhoria significativa na mobilidade do portador e no fator de energia elétrica térmica pode ser alcançada usando a engenharia ligada a grãos, aproveitando a capacidade de alta taxa de aquecimento das técnicas de síndrome do plasma de faísca.

Este método ajuda a responder a questões no campo dos óxidos elétricos térmicos e no campo da eletrocerâmica, como o potencial do titanato de estrato para aplicações térmicas de alta temperatura, geração de energia elétrica, bem como a modificação das propriedades eletrônicas deste óxido. Embora este método possa fornecer informações sobre as propriedades elétricas térmicas do STR titan it. Também pode ser aplicado para outros sistemas, como eletrocerâmica, para aplicações de óxido sólido.

Primeiras células, cel adiar eletricidade, primeiro pesar quantidades geométricas estóicas de pó de carbonato de estrôncio, óxido de titânio, nano pó e óxido de ódio centrado em moagem de caroços. O óxido de ódio é caroço para encontrar partículas usando um almofariz de ágata e pilão. Adicione o pó de carbonato de estrôncio e o nano pó de óxido de titânio à argamassa e continue moendo e misturando até obter um pó visualmente homogêneo.

Em seguida, coloque o pó moído em uma jarra de vidro e misture. Usando um turbulador por 30 minutos para homogeneizar a mistura. Idealmente, um turbulador é a melhor escolha, mas se você precisar, pode agitar manualmente o vidro por alguns minutos.

Quando terminar, carregue o pó misturado resultante em um corante de aço inoxidável meticulosamente limpo e polido e coloque-o entre dois êmbolos de aço inoxidável. Em seguida, pressione o pó a frio usando uma prensa sob aproximadamente uma carga de tonelada métrica quando terminar, coloque o pellet verticalmente em um barco Illumina cheio de pó de estrôncio Titan oito comprado comercialmente como a barreira entre o barco Illumina e o pellet de prensagem a frio. Coloque o barco em um forno tubular, aqueça até 1300 graus Celsius em três horas e mantenha-o nessa temperatura por 15 horas.

Depois de deixar o pellet esfriar até a temperatura ambiente dentro do forno, triture-o usando o almofariz de ágata e o pilão e carregue o pó resultante em uma jarra de vidro para posterior mistura. Usando o turbulador, uma vez que o pó tenha sido misturado, carregue-o no corante de aço inoxidável e pressione a frio sob uma carga de aproximadamente três toneladas métricas. Após o aquecimento a 1400 graus Celsius no forno tubular, moa o pellet usando o almofariz de ágata e o pilão.

Em seguida, repita as duas etapas anteriores mais uma vez para que a reação de estado sólido seja concluída. Neste ponto, prepare pedaços de óleo de grafismo circular para cobrir a interface superior e inferior do pó ensanduichado e dos êmbolos de grafite no corante de grafite. Além disso, prepare outro pedaço de óleo de grafo retangular para cobrir a parede interna do corante de grafite.

Carregue 1,6 gramas do pó preparado em um corante de grafite de 12,7 milímetros de diâmetro interno e coloque o pó entre dois êmbolos de grafite do mesmo tamanho. Após prensar a frio o pó, enrole um pedaço de feltro de grafite ao redor do corante para isolamento e prenda-o com fio de grafite. Coloque o corante de grafite carregado e os êmbolos na centralização do plasma de faísca ou na câmara SPS.

Mova o palco para a posição final. Em seguida, concentre e alinhe o círculo alvo do porômetro no orifício de leitura de temperatura do corante. Feche a câmara e coloque uma carga de 7,7 quilos newton na amostra.

Aspire e purgue a câmara com Argonne três vezes e deixe a câmara sob vácuo dinâmico de seis pascal. Em seguida, aumente a temperatura aumentando a corrente manualmente. Uma vez que a temperatura tenha sido mantida em 1500 graus Celsius por cinco minutos, desligue a corrente e libere rapidamente a carga de Newton de 7,7 quilos para evitar rachaduras na amostra durante o resfriamento.

Depois de permitir que a amostra esfrie até a temperatura ambiente dentro da câmara, poli-a usando uma lixa de grade 400 por 0,3 a 0,5 milímetros de cada lado para garantir a remoção completa do óleo gráfico. Em seguida, limpe a amostra com acetona. Determine a densidade do disco cerâmico usando o método de Arquimedes, medindo o peso da amostra.

Em seguida, meça o peso da amostra submersa em água em um sistema de medição de densidade estabilizada e calcule a densidade de Arquimedes usando a seguinte equação. Depois de medir a espessura da amostra usando um micrômetro digital, medir a difusividade térmica da amostra usando a técnica de flash de laser transiente sob um fluxo de 75 mililitros por minuto de argonne. Calcule a difusividade térmica pelo software de interface de flash laser a partir da espessura da amostra e do perfil de tempo de aumento de temperatura usando a equação de Parker.

Em seguida, corte o pellet de disco usando uma serra diamantada em barras retangulares para medições de condutividade elétrica e coeficiente de retorno C. Um disco quadrado para calor específico de alta temperatura e uma peça retangular fina. Para medições hall, meça o calor específico da amostra na peça quadrada plana e polida espelhada usando uma calorimetria de varredura diferencial sob fluxo de argônio.

Em seguida, calcule a condutividade térmica de alta temperatura da amostra a partir dos valores medidos de difusividade térmica, o calor específico e a densidade usando a seguinte equação. Placa de ouro Vision. As sondas entram em contato com os pontos cúbicos de dois por dois por 10 milímetros cortados da amostra para aliviar os problemas de resistência de contato após esse sutter e filme de ouro de aproximadamente 200 nanômetros de espessura usando uma unidade de pulverização catódica de ouro de bancada.

Quando terminar, meça a distância entre essas duas sondas usando um microscópio digital para medições elétricas. Em seguida, meça a condutividade elétrica usando o método de quatro terminais e meça simultaneamente o coeficiente CBE C na mesma configuração usando as medições de temperatura e tensão por meio das duas sondas de termopar intermediárias. Finalmente, meça a concentração do portador hall em função da temperatura na amostra cúbica de oito por cinco por um milímetro usando um sistema de medição de propriedades físicas.

Padrões de difração de raios-X. Confirme a formação da fase de titanato de estrôncio em todos os pós onde as reflexões podem ser indexadas a uma rede cúbica. Com o grupo espacial PM de três bar M, foram observadas reflexões fracas correspondentes ao óxido de pêdio intermediário Ao otimizar a taxa de aquecimento do SPS, as reflexões da fase secundária desaparecem.

A condutividade elétrica pode ser aumentada através da otimização da taxa de aquecimento, o que é atribuído a um aumento na mobilidade do portador. Uma vez que valores semelhantes de coeficiente CTC e concentração de portadores foram obtidos para amostras densificadas sob diferentes taxas de aquecimento. Micrografias eletrônicas de varredura mostram que a fase secundária rica em PIO dium pode dopar parcialmente a região de contorno do grão.

Durante o processo SPS. Ao otimizar a taxa de aquecimento, a região de contorno do grão pode ser totalmente dopada e um aumento na mobilidade do transportador é observado. Todas as amostras exibem um comportamento semicondutor degenerado para condutividade elétrica e um difusivo correspondente como termopotência.

Um grande fator de potência termoelétrica maior que um foi observado em uma ampla faixa de temperatura, atingindo um máximo de 1,3. Uma redução monotônica na condutividade térmica foi observada com o aumento do prédio em mais de 30% de melhoria na figura de mérito termoelétrica adimensional para toda a faixa de temperatura. Valores máximos acima dos relatados anteriormente foram alcançados como resultado do aumento do fator de potência termoelétrica e redução da condutividade.

Uma vez dominado a centragem de faísca mais massa do STR sim titan dopado, isso pode ser feito em cerca de 10 minutos com cerca de uma hora para resfriamento. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como sintetizar presidium dope ast Tanium Titan em v cerâmica usando a reação de salsa e a técnica de síndrome de plasma de faísca de golpe rápido.