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1、熱電材料是能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的新型功能材料,由熱電材料做成的器件具有清潔、環(huán)保、無(wú)污染的特點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用前景,在眾多熱電材料體系中,Bi2Te3基熱電材料是最早得到商業(yè)化應(yīng)用的熱電材料。在熱電器件的服役環(huán)境中,熱電材料不可避免要長(zhǎng)期處于循環(huán)熱應(yīng)力的荷載中,這將導(dǎo)致熱電材料的力學(xué)穩(wěn)定性逐步下降,進(jìn)而最終導(dǎo)致材料的失效破壞。因而,研究Bi2Te3基熱電材料的力學(xué)性能對(duì)該類(lèi)材料的工業(yè)化應(yīng)用具有重要的理論指導(dǎo)依據(jù)。本文主要研究Bi2
2、Te3材料的壓縮和剪切性能,揭示結(jié)構(gòu)內(nèi)的范德華力層對(duì)Bi2Te3熱電材料力學(xué)性能的影響規(guī)律及其機(jī)理,為開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定的Bi2Te3基熱電器件提供了重要理論指導(dǎo)依據(jù)。
研究結(jié)果表明,Bi2Te3結(jié)構(gòu)中相鄰兩層Te1-Te1原子間的范德華力對(duì)材料的變形與破壞行為起著主導(dǎo)作用,并直接導(dǎo)致了材料欠佳的機(jī)械穩(wěn)定性。其中壓縮性能方面,范德華力層兩側(cè)原子間距限制著其對(duì)z軸壓縮的承載能力,故在該方向的加載不具備應(yīng)變率敏感性,僅僅只受應(yīng)變大小影響
3、;而與之相對(duì)的是,加載速率同時(shí)影響著x軸壓縮時(shí)范德華力層的分離以及隨后的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞,因此該過(guò)程中應(yīng)變率效應(yīng)異常突出。而在剪切性能方面,該層較弱的連接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受載后較易沿該層發(fā)生滑移,最終引起結(jié)構(gòu)的脆性破壞。而且不同于z向壓縮,剪切存在較明顯的應(yīng)變率效應(yīng):隨著應(yīng)變率增大,結(jié)構(gòu)內(nèi)原子難以短時(shí)間恢復(fù)穩(wěn)態(tài),進(jìn)而使得極限應(yīng)力和斷裂應(yīng)變相應(yīng)上升。同時(shí)根據(jù)Bi2Te3這種易于滑移的特性,大膽猜測(cè)其可能具有塑性轉(zhuǎn)變的潛質(zhì)。當(dāng)然,本文僅僅只是對(duì)Bi2T
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