KR20200132230A - Composite thermoelectric material and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합체형 열전소재, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 열전소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기지를 구성하는 n형 반도체 특성의 1차상에 나노 크기의 은 나노입자인 2차상이 내포된 상태로 분산함으로써 우수한 열전성능을 나타내는 열전소재를 제공하기 위한, 복합체형 열전소재, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 열전소자에 관한 것이다.The present invention relates to a composite type thermoelectric material, a method for manufacturing the same, and a thermoelectric device manufactured therefrom, and more particularly, a secondary phase, which is a nano-sized silver nanoparticle, is contained in the primary phase of the n-type semiconductor characteristic constituting the base. The present invention relates to a composite type thermoelectric material, a method of manufacturing the same, and a thermoelectric device manufactured therefrom for providing a thermoelectric material exhibiting excellent thermoelectric performance by dispersing in a state.
열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.The thermoelectric phenomenon is a phenomenon that occurs by the movement of electrons and holes in a material, and means direct energy conversion between heat and electricity.
열전모듈은 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, P형 열전소자와 N형 열전소자를 금속 전극들 사이에 접합시켜 PN 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다.The thermoelectric module is a generic term for a device using a thermoelectric phenomenon and has a structure in which a P-type thermoelectric element and an N-type thermoelectric element are bonded between metal electrodes to form a PN junction pair.
열전모듈은 전기저항의 온도 변화를 이용하는 소자, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡 효과를 이용하는 소자, 전류에 의한 흡열 또는 발열이 발생하는 현상인 펠티에 효과를 이용하는 소자 등으로 구분될 수 있다.The thermoelectric module can be divided into a device that uses a temperature change of electrical resistance, a device that uses the Seebeck effect, which is a phenomenon in which an electromotive force is generated due to a temperature difference, and a device that uses the Peltier effect, which is a phenomenon in which heat absorption or heat generation by current occurs. .
열전모듈은 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있다. 예를 들어, 열전소자는 냉각용 장치, 온열용 장치, 발전용 장치 등에 적용될 수 있으며, 표면에 굴곡을 갖는 다양한 구조체에는 유연성을 갖는 열전소자가 적용될 수 있다. 이에 따라, 열전소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric modules are variously applied to home appliances, electronic parts, and communication parts. For example, a thermoelectric device may be applied to a cooling device, a heating device, a power generation device, and the like, and a thermoelectric device having flexibility may be applied to various structures having curved surfaces. Accordingly, the demand for thermoelectric performance of the thermoelectric device is increasing more and more.
그런데, n형 Bi-Te계 열전소재는 750K의 중온까지 소재가 안정하여 중온 열전소재로 사용될 수 있지만, 열전성능이 떨어지는 한계가 있다.By the way, n-type Bi-Te-based thermoelectric material is stable up to a medium temperature of 750K and can be used as a medium temperature thermoelectric material, but there is a limitation in that thermoelectric performance is deteriorated.
본 발명의 목적은 기지를 구성하는 n형 반도체 특성의 1차상에 나노 크기의 은 나노입자인 2차상이 내포된 상태로 분산함으로써 우수한 열전성능을 나타내는 열전소재를 제공하기 위한, 복합체형 열전소재, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 열전소자를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric material exhibiting excellent thermoelectric performance by dispersing in a state in which a secondary phase, which is a nano-sized silver nanoparticle, is contained in a primary phase of n-type semiconductor properties constituting a matrix, It is to provide a method of manufacturing the same and a thermoelectric device manufactured therefrom.
본 발명의 실시예에 따른 복합체형 열전소재는, Bi, Sb, Se 및 I의 조성으로 기지(matrix)를 구성하는 1차상에 은(Ag) 나노입자를 포함하는 2차상이 내포된 상태로 분산되어 상경계를 형성할 수 있다.The composite thermoelectric material according to an embodiment of the present invention is dispersed in a state in which a secondary phase including silver (Ag) nanoparticles is contained in a primary phase constituting a matrix with a composition of Bi, Sb, Se and I Can be used to form an upper bound.
상기 1차상 및 상기 2차상은, 하기 화학식으로 표시되는 것일 수 있다.The primary phase and the secondary phase may be represented by the following formula.
<화학식><chemical formula>
상기 2차상은, 상기 1차상의 입내 또는 입계에 존재하는 것일 수 있다.The secondary phase may be present in the granular or grain boundaries of the primary phase.
상기 은 나노입자는, 열분해법, 기상응축법, 수소환원법, 액상환원법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 제조되는 것일 수 있다.The silver nanoparticles may be prepared using any one of a pyrolysis method, a vapor phase condensation method, a hydrogen reduction method, and a liquid phase reduction method.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 복합체형 열전소재의 제조방법은, (a) 복합체 원료 분말을 획득하는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 복합체 원료 분말을 소결하여 복합체형 열전소재를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.Meanwhile, a method of manufacturing a composite thermoelectric material according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) obtaining a composite raw material powder; And (b) sintering the composite raw material powder obtained in step (a) to prepare a composite thermoelectric material.
상기 복합체 원료 분말은, Bi, Sb, Se 및 I의 조성으로 기지를 구성하는 1차상에 은 나노입자를 포함하는 2차상이 내포된 상태로 분산되어 상경계를 형성하는 것일 수 있다.The composite raw material powder may be dispersed in a state in which a secondary phase including silver nanoparticles is contained in a primary phase constituting a matrix with a composition of Bi, Sb, Se and I to form a phase boundary.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합체형 열전소재의 제조방법은, (a) Bi2-xSbx(Se1-yIy)3 원료 잉곳을 합성하는 단계; (b) 단계(a)에서 얻어진 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 은 나노입자를 소정의 비율로 혼합하여 혼합 분말을 마련하는 단계; (c) 단계(b)에서 얻어진 혼합 분말을 이용하여 급속응고법로 리본 형태의 복합체 원료를 제조한 다음, 리본 형태의 복합체 원료를 분쇄하여 최종적으로 복합체 원료 분말을 얻는 단계; 및 (d) 단계(c)에서 얻어진 복합체 원료 분말을 소결하여 복합체형 열전소재를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.On the other hand, a method of manufacturing a composite thermoelectric material according to another embodiment of the present invention includes: (a) synthesizing a Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 raw material ingot; (b) preparing a mixed powder by mixing the powder obtained by pulverizing the raw material ingot obtained in step (a) and the silver nanoparticles in a predetermined ratio; (c) preparing a composite raw material in the form of a ribbon by a rapid solidification method using the mixed powder obtained in step (b), and then pulverizing the composite raw material in the form of a ribbon to finally obtain a composite raw material powder; And (d) sintering the composite raw material powder obtained in step (c) to prepare a composite thermoelectric material.
본 발명은 기지를 구성하는 n형 반도체 특성의 1차상에 나노 크기의 은 나노입자인 2차상이 내포된 상태로 분산함으로써 우수한 열전성능을 나타내는 열전소재를 제공할 수 있다.The present invention can provide a thermoelectric material exhibiting excellent thermoelectric performance by dispersing in a state in which a secondary phase, which is a nano-sized silver nanoparticle, is contained in a primary phase of n-type semiconductor properties constituting a matrix.
또한, 본 발명은 은(Ag) 나노입자에 의한 전하밀도 증가함과 동시에 Bi2-xSbx(Se1-yIy)3와 Ag 간의 상경계가 높은 밀도로 존재하여 캐리어 필터링 효과를 구현하여 증대된 파워팩터를 나타낼 수 있다.In addition, the present invention realizes a carrier filtering effect by increasing the charge density due to the silver (Ag) nanoparticles and at the same time the upper boundary between Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 and Ag exists at a high density. It can represent an increased power factor.
또한, 본 발명은 계면에서의 포논산란 활성화에 의한 감소된 열전도도를 나타내는 효과로 우수한 열전성능을 나타낼 수 있다.In addition, the present invention can exhibit excellent thermoelectric performance due to the effect of showing reduced thermal conductivity by activation of phonon scattering at the interface.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합체형 열전소재를 나타낸 도면,
도 2는 비교예 1 내지 3, 실시예 1 내지 5에서 제조된 열전소재의 전기전도도 측정 결과를 나타낸 도면,
도 3은 비교예 2, 실시예 1 내지 5에서 제조된 열전소재의 제벡계수 측정 결과를 나타낸 도면,
도 4는 비교예 2, 실시예 1 내지 5에서 제조된 열전소재의 열전도도 측정 결과를 나타낸 도면,
도 5는 비교예 2, 실시예 1 내지 5에서 제조된 열전소재의 성능지수 측정 결과를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a composite thermoelectric material according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing results of measuring electrical conductivity of thermoelectric materials manufactured in Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 5;
3 is a view showing the results of measuring the Seebeck coefficient of the thermoelectric materials manufactured in Comparative Example 2 and Examples 1 to 5;
4 is a view showing a result of measuring the thermal conductivity of the thermoelectric materials manufactured in Comparative Example 2 and Examples 1 to 5;
5 is a view showing the results of measuring the performance index of the thermoelectric materials manufactured in Comparative Example 2 and Examples 1 to 5.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description and the accompanying drawings, detailed descriptions of known functions or configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. In addition, it should be noted that the same components throughout the drawings are indicated by the same reference numerals as much as possible.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, and the inventors are appropriately defined as terms for describing their own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.In the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size. The invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.When a part of the specification is said to "include" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. Further, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations of these described in the specification, but one or more other features, numbers, or steps. It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of, operations, components, parts, or combinations thereof.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합체형 열전소재를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a composite thermoelectric material according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합체형 열전소재는, 1차상인 Bi2-xSbx(Se1-yIy)3 기지(matrix) 및 2차상인 은(Ag) 나노입자를 포함하되, 하기 수학식 1과 같이 표시된다.As shown in FIG. 1, the composite thermoelectric material according to the embodiment of the present invention includes a primary phase of Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 matrix and a secondary phase of silver (Ag ) But including nanoparticles, it is expressed as in
복합체형 열전소재는 기지를 구성하는 n형 반도체 특성의 1차상에 나노 크기의 은 나노입자인 2차상이 내포된 상태로 분산함으로써 새로운 계면을 형성하여 실질적으로 나노구조가 도입되는 효과를 가져온다. 즉, 복합체형 열전소재는 1차상인 Bi2-xSbx(Se1-yIy)3 기지에 2차상인 은 나노입자를 화학식 1의 비율로 혼합하여 1차상과 2차상 간의 상경계를 형성한다.The composite thermoelectric material forms a new interface by dispersing in a state in which the secondary phase, which is nano-sized silver nanoparticles, is contained in the primary phase of the n-type semiconductor characteristic constituting the matrix, thereby bringing the effect of substantially introducing a nanostructure. That is, the composite thermoelectric material forms a phase boundary between the primary phase and the secondary phase by mixing silver nanoparticles, which are secondary phases, on the base of Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 as the primary phase in the ratio of
아울러, 은 나노입자는 열분해법, 기상응축법, 수소환원법, 액상환원법 등을 이용하여 제조될 수 있고, 바람직하게는 액상환원법을 이용하여 제조될 수 있다. In addition, silver nanoparticles may be prepared using a thermal decomposition method, a vapor phase condensation method, a hydrogen reduction method, a liquid phase reduction method, and the like, and preferably may be prepared using a liquid phase reduction method.
액상환원법은 반응속도 및 수득율이 높고, 환원제의 양과 반응시간 및 속도 조절에 의해 비교적 쉽게 나노 크기의 입자를 얻을 수 있다.The liquid phase reduction method has a high reaction rate and yield, and can obtain nano-sized particles relatively easily by controlling the amount of the reducing agent and the reaction time and rate.
이러한 액상환원법은 질산은(AgNO3)을 출발물질로 사용하고, 표면안정제로 폴리아크릴산(Poly Acrylic Acid, PAA)을 이용하여 은 나노졸을 만든 다음, 하이드라진(hydrazine, N2H4)에 의해 환원시켜 은 나노입자를 제조한다. 은 나노입자의 평균입경은 50 내지 100㎚일 수 있으나, 1㎛ 미만이라면 해당될 수 있다.In this liquid phase reduction method, silver nitrate (AgNO 3 ) is used as a starting material, and silver nano sol is made using polyacrylic acid (PAA) as a surface stabilizer, and then reduced by hydrazine (N 2 H 4 ). To prepare silver nanoparticles. The average particle diameter of the silver nanoparticles may be 50 to 100 nm, but if it is less than 1 μm, it may be applicable.
일반적으로, 열전현상을 보여주는 열전소재의 에너지 변환 효율은 하기 수학식 1의 무차원 성능지수(Dimensionless figure of merit, ZT)에 의하여 표시된다.In general, the energy conversion efficiency of a thermoelectric material showing a thermoelectric phenomenon is expressed by a dimensionless figure of merit (ZT) of
여기서, ZT는 성능지수, S는 제벡계수(Seebeck coefficient), σ는 전기전도도, T는 절대온도, K는 열전도도이다. 특히, S2σ는 파워팩터라 한다.Here, ZT is the figure of merit, S is the Seebeck coefficient, σ is the electrical conductivity, T is the absolute temperature, and K is the thermal conductivity. In particular, S 2 σ is referred to as a power factor.
이와 같이, 열전소재의 성능(ZT)은 파워팩터를 증대하거나 열전도도를 저감하는 것에 의해 증대할 수 있다. 즉, 에너지 변환 효율을 증가시키기 위해서는 높은 제벡계수, 높은 전기전도도, 및 낮은 열전도도를 가지는 열전소재가 필요하다. 그런데, 제벡계수, 전기전도도 및 열전도도는 독립적인 변수가 아니고 상호 영향을 받기 때문에, 성능지수가 큰, 즉, 효율이 높은 열전소자를 구현하는 것은 용이하지 않다.In this way, the performance (ZT) of the thermoelectric material can be increased by increasing the power factor or reducing the thermal conductivity. That is, in order to increase energy conversion efficiency, a thermoelectric material having a high Seebeck coefficient, high electrical conductivity, and low thermal conductivity is required. However, since the Seebeck coefficient, electrical conductivity, and thermal conductivity are not independent variables and are influenced by each other, it is not easy to implement a thermoelectric device having a large figure of merit, that is, having high efficiency.
복합체형 열전소재는 벌크 재료에 비해 입자의 크기가 작어 입계의 밀도가 증가하거나, 나노 크기의 2차상의 도입으로 상 경계를 형성하므로, 입계 및 상 경계에서 포논(phonon)의 산란이 증가함에 의하여 열전도도가 감소하고, 양자 구속(quantum confinement) 효과 또는 캐리어 필터링(carrier filtering) 효과로부터 제백계수와 전기전도도의 상충관계가 붕괴됨에 의하여 성능지수가 향상될 수 있다.The composite thermoelectric material has a smaller particle size than the bulk material, which increases the density of the grain boundary or forms a phase boundary due to the introduction of a nano-sized secondary phase, so that the scattering of phonons at the grain boundary and the phase boundary increases. The coefficient of merit may be improved by decreasing the thermal conductivity and collapsing the trade-off between the Seebeck coefficient and the electrical conductivity from a quantum confinement effect or a carrier filtering effect.
구체적으로, 복합체형 열전소재는 1차상과 2차상의 조성이 서로 다르므로, 1차상과 2차상의 조성을 조절하여 캐리어의 선택적 수송을 가능하게 할 수 있다. Specifically, since the composite thermoelectric material has different compositions of the primary and secondary phases, the composition of the primary and secondary phases can be adjusted to enable selective transport of carriers.
즉, 1차상과 2차상의 조성을 조절함에 의하여 1차상/2차상 계면에서 에너지 장벽(barrier)의 크기를 조절할 수 있다. 이로 인해, 에너지 장벽의 크기를 조절함에 의하여 파워팩터에 대한 기여도가 큰 캐리어만을 선택적으로 수송하는 캐리어 필터링(carrier filtering) 효과가 얻어질 수 있다. 이러한 캐리어 필터링 효과는 제백계수를 증가시킨다.That is, by controlling the composition of the primary and secondary phases, the size of the energy barrier at the interface of the primary/secondary phase can be adjusted. For this reason, by controlling the size of the energy barrier, a carrier filtering effect of selectively transporting only carriers having a large contribution to the power factor can be obtained. This carrier filtering effect increases the Seebeck coefficient.
또한, 복합체형 열전소재는 금속 특성의 은 나노입자로 인해 Bi2-xSbx(Se1-yIy)3 기지의 전하밀도가 증가하여 전기전도도가 증가하고, 계면에서 포논 산란이 증가되어 열전도도를 낮출 수 있다.In addition, the composite type thermoelectric material increases the electric conductivity by increasing the charge density of the known Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 due to the silver nanoparticles of metallic properties, and increases the phonon scattering at the interface. Thermal conductivity can be lowered.
복합체형 열전소재는 1차상 내에 분산된 나노 크기의 2차상 구조 및 특정 조성에 의하여 종래의 n형 열전소재에 비해 현저히 향상된 성능지수를 제공할 수 있다.The composite thermoelectric material can provide a remarkably improved performance index compared to the conventional n-type thermoelectric material due to the nano-sized secondary phase structure and specific composition dispersed in the primary phase.
한편, 복합체형 열전소재에서 2차상은 1차상의 입내(intragrain)에 존재할 수 있다. 즉, 2차상은 1차상의 입계(grain boundary)에도 존재할 수 있으나, 1차상의 입내에 존재함에 의하여 포논의 산란을 더욱 증가시킬 수 있다. Meanwhile, in the composite thermoelectric material, the secondary phase may exist in the intragrain of the primary phase. That is, the secondary phase may exist at the grain boundary of the primary phase, but the presence in the grain of the primary phase may further increase the scattering of phonons.
또한, 본 발명의 일 태양에 따라, (a) 복합체 원료 분말을 획득하는 단계; 및 (b) 단계(a)에서 얻어진 복합체 원료 분말을 소결하여 복합체형 열전소재를 제조하는 단계;를 포함하는 복합체형 열전소재의 제조방법이 제공된다.In addition, according to an aspect of the present invention, (a) obtaining a composite raw material powder; And (b) sintering the composite raw material powder obtained in step (a) to prepare a composite thermoelectric material.
여기서, 단계(a)는 복합체형 열전소재를 제조하기 위한 복합체 원료 분말을 획득하는 단계이다.Here, step (a) is a step of obtaining a composite raw material powder for manufacturing a composite thermoelectric material.
먼저, 단계(a)는 (a-1) Bi2-xSbx(Se1-yIy)3 원료 잉곳을 합성하는 단계; 및 (a-2) 단계(a-1)에서 얻어진 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 은 나노입자를 소정의 비율로 혼합하여 혼합 분말을 마련하는 단계;를 포함할 수 있다.First, step (a) is (a-1) Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 synthesizing a raw material ingot; And (a-2) mixing the powder obtained by pulverizing the raw material ingot obtained in step (a-1) and the silver nanoparticles in a predetermined ratio to prepare a mixed powder.
구체적으로, 단계(a-1)는 다음과 같다. 즉, 원료 금속인 Bi, Sb, Se, I를 Bi2-xSbx(Se1-yIy)3(0.8≤x≤1.2, 0.01≤y≤0.03)의 조성식을 가지는 원료 잉곳이 얻어지도록 조성비에 맞게 혼합하여 혼합물을 준비한다. 그리고, 준비된 혼합물을 석영 튜브(quartz tube)에 넣고 진공 실링(vacuum sealing)한 후, 800 내지 1200℃에서 1시간 내지 5시간 용융시킨 다음 냉각하여 잉곳 형태의 Bi2-xSbx(Se1-yIy)3 원료 잉곳을 합성할 수 있다.Specifically, step (a-1) is as follows. That is, to obtain a raw material ingot having a composition formula of Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 (0.8≤x≤1.2, 0.01≤y≤0.03) of the raw metals Bi, Sb, Se, I Prepare a mixture by mixing according to the composition ratio. Then, the prepared mixture is put in a quartz tube, vacuum sealed, melted at 800 to 1200°C for 1 hour to 5 hours, and then cooled to form an ingot-shaped Bi 2-x Sb x (Se 1- y I y ) 3 Raw material ingots can be synthesized.
다음, 단계(a-2)는 다음과 같다. 즉, Bi2-xSbx(Se1-yIy)3 원료 잉곳을 분쇄하여 분말을 제조한다. 그리고, 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 은 나노입자를 준비한 후, 볼밀(ball mill)을 이용하여 균일하게 분쇄하여 혼합 분말을 마련한다.Next, step (a-2) is as follows. That is, Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 The raw material ingot is pulverized to prepare a powder. Then, powder obtained by pulverizing the raw material ingot and silver nanoparticles are prepared, and then uniformly pulverized using a ball mill to prepare a mixed powder.
아울러, 단계(a)는 (a-3) 단계(a-2)에서 얻어진 혼합 분말을 이용하여 급속응고법로 리본 형태의 복합체 원료를 제조한 다음, 리본 형태의 복합체 원료를 분쇄하여 최종적으로 복합체 원료 분말을 얻는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in step (a), a composite raw material in the form of a ribbon is prepared by a rapid solidification method using the mixed powder obtained in step (a-3) (a-2), and then the composite raw material in the form of a ribbon is pulverized. It may further include the step of obtaining a powder.
즉, 단계(a)는 단계(a-2)에서 얻어진 혼합 분말을 복합체 원료 분말로 제공할 수도 있으나, 단계(a-3)에서 리본 형태의 복합체 원료를 분쇄하여 복합체 원료 분말로 제공할 수도 있다.That is, in step (a), the mixed powder obtained in step (a-2) may be provided as a composite raw material powder, but in step (a-3), the composite raw material in the form of a ribbon may be pulverized and provided as a composite raw material powder. .
여기서, 급속응고법은 통상적으로 사용되는 급속응고법, 예를 들어, 용융스피닝법(melt spinning), 가스원자화법(gas atomization), 플라즈마 증착법(plasma deposition), 원심 분무법(centrifugal atomization) 및 스플랫 ??칭법(splat quenching)로 이루어진 군에서 선택된 공정에 의해 수행될 수 있으며, 바람직하게는 용융스피닝법에 의행 수행될 수 있으나, 반드시 이들로 한정되지 않으며 당해 기술분야에서 급속응고법으로 사용될 수 있는 것이라면 모두 가능하다.Here, the rapid solidification method is a commonly used rapid solidification method, for example, melt spinning, gas atomization, plasma deposition, centrifugal atomization, and splat ?? It may be performed by a process selected from the group consisting of splat quenching, and preferably may be performed by a melt spinning method, but is not necessarily limited to these, and any one that can be used as a rapid solidification method in the art is possible. Do.
리본 형태의 복합체 원료는 볼밀, 막자사발 등을 이용하여 분쇄될 수 있으나, 이들로 한정되지 않는다.The composite raw material in the form of a ribbon may be pulverized using a ball mill, a mortar, etc., but is not limited thereto.
한편, 단계(b)는 단계(a)에서 얻어진 복합체 원료 분말을 소결하여 복합체형 열전소재를 제조하는 단계이다.Meanwhile, step (b) is a step of manufacturing a composite thermoelectric material by sintering the composite raw material powder obtained in step (a).
단계(b)에서 소결 공정은 통상적으로 사용되는 공정에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 소결 공정은 복합체 원료 분말을 그래파이트(graphite) 재질의 몰드(mold)에 넣고 고압 및 고온을 인가하여 소결체를 제조할 수 있다. 예를 들어, 소결 공정은 약 20 내지 100㎫의 고압, 약 500 내지 600℃의 고온에서 가압 소결하여 소결체를 제조한다.The sintering process in step (b) may be performed by a commonly used process. Specifically, in the sintering process, a sintered body may be manufactured by putting the composite raw material powder in a mold made of graphite and applying high pressure and high temperature. For example, in the sintering process, a sintered body is manufactured by pressure sintering at a high pressure of about 20 to 100 MPa and a high temperature of about 500 to 600°C.
이하, 본 발명을 실시예 및 시험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and Test Examples. However, the following Examples and Test Examples are for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1. BiExample 1. Bi 1One SbSb 1One (Se(Se 0.080.08 II 0.020.02 )) 33 + 3vol.%Ag의 소결체 제조 + 3vol.%Ag sintered body manufacturing
원료 금속인 Bi, Sb, Se, I를 Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3(x=1, y=0.02)의 조성식을 가지는 원료 잉곳이 얻어지도록 조성비에 맞게 혼합하여 혼합물을 준비하였다. A mixture was prepared by mixing the raw metals Bi, Sb, Se, and I according to the composition ratio so as to obtain a raw material ingot having a composition formula of Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 (x=1, y=0.02).
준비된 혼합물을 석영 튜브에 넣고 진공 실링한 후, 800 내지 1200℃에서 1시간 내지 5시간 용융시킨 다음 냉각하여 잉곳 형태의 Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3 원료 잉곳을 합성하였다.The prepared mixture was put in a quartz tube, vacuum-sealed, melted at 800 to 1200°C for 1 hour to 5 hours, and then cooled to synthesize an ingot-shaped Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 raw material ingot.
그리고, Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 3vol.%의 은 나노입자를 준비한 후, 볼밀(ball mill)을 이용하여 균일하게 분쇄하여 혼합 분말을 마련하였다.Then, Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 powder obtained by pulverizing the raw material ingot and 3 vol.% silver nanoparticles were prepared, and then uniformly pulverized using a ball mill to prepare a mixed powder.
또한, 마련된 혼합 분말을 이용하여 급속응고법로 리본 형태의 복합체 원료를 제조한 다음, 리본 형태의 복합체 원료를 분쇄하여 최종적으로 복합체 원료 분말을 제조하였다.In addition, a composite raw material in the form of a ribbon was prepared by a rapid solidification method using the prepared mixed powder, and then the composite raw material in the form of a ribbon was pulverized to finally prepare a composite raw material powder.
그런 다음, 복합체 원료 분말을 소결하여 Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3 + 3vol.%Ag의 복합체형 열전소재를 제조하였다.Then, the composite raw material powder was sintered to prepare a composite thermoelectric material of Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 + 3 vol.%Ag.
실시예 2. BiExample 2. Bi 1One SbSb 1One (Se(Se 0.080.08 II 0.020.02 )) 33 + 2vol.%Ag의 소결체 제조 + 2vol.%Ag sintered body manufacturing
Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 2vol.%의 은 나노입자를 준비하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합체형 열전소재를 제조하였다.Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 A composite thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the powder obtained by pulverizing the raw material ingot and 2 vol.% silver nanoparticles were prepared.
실시예 3. BiExample 3. Bi 1One SbSb 1One (Se(Se 0.080.08 II 0.020.02 )) 33 + 1vol.%Ag의 소결체 제조 + 1 vol.%Ag sintered body manufacturing
Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 1vol.%의 은 나노입자를 준비하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합체형 열전소재를 제조하였다.Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 A composite thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the powder obtained by pulverizing the raw material ingot and 1 vol.% silver nanoparticles were prepared.
실시예 4. BiExample 4. Bi 1.21.2 SbSb 0.80.8 (Se(Se 0.080.08 II 0.020.02 )) 33 + 3vol.%Ag의 소결체 제조 + 3vol.%Ag sintered body manufacturing
원료 금속인 Bi, Sb, Se, I를 Bi1.2Sb0.8(Se0.08I0.02)3(x=0.8, y=0.02)의 조성식을 가지는 원료 잉곳이 얻어지도록 조성비에 맞게 혼합하여 혼합물을 준비하고, Bi1.2Sb0.8(Se0.08I0.02)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 3vol.%의 은 나노입자를 준비하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합체형 열전소재를 제조하였다.Prepare a mixture by mixing Bi, Sb, Se, and I, which are raw metals, in accordance with the composition ratio to obtain a raw material ingot having a composition formula of Bi 1.2 Sb 0.8 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 (x=0.8, y=0.02), Bi 1.2 Sb 0.8 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 A composite thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the powder obtained by pulverizing the raw material ingot and 3 vol.% silver nanoparticles were prepared.
실시예 5. BiExample 5. Bi 0.80.8 SbSb 1.21.2 (Se(Se 0.080.08 II 0.020.02 )) 33 + 3vol.%Ag의 소결체 제조 + 3vol.%Ag sintered body manufacturing
원료 금속인 Bi, Sb, Se, I를 Bi0.8Sb1.2(Se0.08I0.02)3(x=1.2, y=0.02)의 조성식을 가지는 원료 잉곳이 얻어지도록 조성비에 맞게 혼합하여 혼합물을 준비하고, Bi0.8Sb1.2(Se0.08I0.02)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 3vol.%의 은 나노입자를 준비하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합체형 열전소재를 제조하였다.Prepare a mixture by mixing the raw metals Bi, Sb, Se, and I according to the composition ratio to obtain a raw material ingot having a composition formula of Bi 0.8 Sb 1.2 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 (x=1.2, y=0.02), Bi 0.8 Sb 1.2 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 A composite thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the powder obtained by pulverizing the raw material ingot and 3 vol.% silver nanoparticles were prepared.
비교예 1. BiComparative Example 1. Bi 1One SbSb 1One (Se(Se 0.070.07 II 0.030.03 )) 33 의 소결체 제조Sintered body manufacturing
원료 금속인 Bi, Sb, Se, I를 Bi1Sb1(Se0.07I0.03)3(x=1, y=0.03)의 조성식을 가지는 원료 잉곳이 얻어지도록 조성비에 맞게 혼합하여 혼합물을 준비하고, Bi1Sb1(Se0.07I0.03)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 복합체형 열전소재를 제조하였다.Prepare a mixture by mixing the raw metals Bi, Sb, Se, and I according to the composition ratio to obtain a raw material ingot having a composition formula of Bi 1 Sb 1 (Se 0.07 I 0.03 ) 3 (x=1, y=0.03), Bi 1 Sb 1 (Se 0.07 I 0.03 ) 3 A composite thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the powder obtained by pulverizing the raw material ingot was used.
비교예 2. BiComparative Example 2. Bi 1One SbSb 1One (Se(Se 0.080.08 II 0.020.02 )) 33 의 소결체 제조Sintered body manufacturing
원료 금속인 Bi, Sb, Se, I를 Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3(x=1, y=0.02)의 조성식을 가지는 원료 잉곳이 얻어지도록 조성비에 맞게 혼합하여 혼합물을 준비하고, Bi1Sb1(Se0.08I0.02)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 복합체형 열전소재를 제조하였다.Prepare a mixture by mixing Bi, Sb, Se, and I, which are raw metals, according to the composition ratio so that a raw material ingot having a composition formula of Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 (x=1, y=0.02) is obtained, Bi 1 Sb 1 (Se 0.08 I 0.02 ) 3 A composite thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the powder obtained by pulverizing the raw material ingot was used.
비교예 3. BiComparative Example 3. Bi 1One SbSb 1One (Se(Se 0.080.08 II 0.020.02 )) 33 의 소결체 제조Sintered body manufacturing
원료 금속인 Bi, Sb, Se, I를 Bi1Sb1(Se0.09I0.01)3(x=1, y=0.01)의 조성식을 가지는 원료 잉곳이 얻어지도록 조성비에 맞게 혼합하여 혼합물을 준비하고, Bi1Sb1(Se0.09I0.01)3 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 복합체형 열전소재를 제조하였다.Prepare a mixture by mixing the raw metals Bi, Sb, Se, I in accordance with the composition ratio to obtain a raw material ingot having a composition formula of Bi 1 Sb 1 (Se 0.09 I 0.01 ) 3 (x=1, y=0.01), Bi 1 Sb 1 (Se 0.09 I 0.01 ) 3 A composite thermoelectric material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the powder obtained by pulverizing the raw material ingot was used.
한편, 실시예 1 내지 5, 비교예 1 내지 3에서 제조된 복합체형 열전소재의 전기전도도(electrical conductivity)를 측정하여, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 은 나노입자를 포함하지 않는 비교예 1 내지 3에 비하여 은 나노입자를 포함하고 있는 실시예 1 내지 5의 복합체형 열전소재가 높은 전기전도도를 나타낸다. 여기서, 복합체 열전소재는 은 나노입자의 함량이 증가함에 따라 전기전도도가 증가됨을 알 수 있다.Meanwhile, electrical conductivity of the composite thermoelectric materials prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was measured, and the results are shown in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the composite thermoelectric materials of Examples 1 to 5 containing silver nanoparticles exhibit high electrical conductivity compared to Comparative Examples 1 to 3 that do not contain silver nanoparticles. Here, it can be seen that the electrical conductivity of the composite thermoelectric material increases as the content of silver nanoparticles increases.
또한, 실시예 1 내지 5, 비교예 2에서 제조된 복합체형 열전소재의 제벡계수(seebeck coefficient)를 측정하여, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 은 나노입자를 포함하지 않는 비교예 2에 비하여 은 나노입자를 포함하고 있는 실시예 1 내지 5의 복합체형 열전소재가 높은 제벡계수를 나타낸다. In addition, the Seebeck coefficient of the composite thermoelectric material prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 was measured, and the results are shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the composite thermoelectric material of Examples 1 to 5 containing silver nanoparticles exhibits a higher Seebeck coefficient compared to Comparative Example 2 that does not contain silver nanoparticles.
그리고, 실시예 1 내지 5, 비교예 2에서 제조된 복합체형 열전소재의 열전도도(thermal conductivity)를 측정하여, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 은 나노입자를 포함하지 않는 비교예 2와 은 나노입자를 포함하고 있는 실시예 1 내지 5의 복합체형 열전소자가 모두 열전도도가 감소됨을 알 수 있으며, 특히, 상온에서 그 감소 정도가 현저함을 확인하였다.And, the thermal conductivity of the composite thermoelectric material prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 was measured, and the results are shown in FIG. 4. As shown in FIG. 4, it can be seen that the thermal conductivity of the composite thermoelectric devices of Comparative Example 2 not containing silver nanoparticles and Examples 1 to 5 containing silver nanoparticles decreased, and in particular, at room temperature. It was confirmed that the degree of reduction was remarkable.
아울러, 실시예 1 내지 5, 비교예 2에서 제조된 복합체형 열전소재의 성능 지수(ZT)를 측정하여, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 은 나노입자를 포함하지 않는 비교예 2에 비하여 은 나노입자를 포함하고 있는 실시예 1 내지 5의 복합체형 열전소자가 높은 성능지수(ZT)를 나타낸다. In addition, the performance index (ZT) of the composite thermoelectric material prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 was measured, and the results are shown in FIG. 5. As shown in FIG. 5, compared to Comparative Example 2 not containing silver nanoparticles, the composite thermoelectric devices of Examples 1 to 5 containing silver nanoparticles exhibit a higher index of merit (ZT).
여기서, 복합체 열전소자에서 은 나노입자의 함량이 증가함에 따라 성능지수(ZT)가 증가함을 알 수 있다.Here, it can be seen that the figure of merit (ZT) increases as the content of silver nanoparticles increases in the composite thermoelectric device.
특히, 은 나노입자를 포함하지 않는 비교예 2는 성능지수(ZT)가 거의 일정하게 유지하지만, 은 나노입자를 포함하고 있는 실시예 1 내지 5는 성능지수(ZT)의 증가 정도가 현저함을 확인하였다.In particular, Comparative Example 2, which does not contain silver nanoparticles, maintains an almost constant performance index (ZT), but Examples 1 to 5 including silver nanoparticles show that the degree of increase in the performance index (ZT) is remarkable. Confirmed.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.Although the above description has been described with focus on the novel features of the present invention applied to various embodiments, those skilled in the art will have the above-described apparatus and method without departing from the scope of the present invention. It will be appreciated that various deletions, substitutions, and changes are possible in the form and detail of a. Accordingly, the scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the above description. All modifications within the equivalent range of the claims are included in the scope of the present invention.
Claims (12)
A composite thermoelectric material in which a secondary phase containing silver (Ag) nanoparticles is contained in the primary phase constituting a matrix with the composition of Bi, Sb, Se and I to form a phase boundary.
상기 1차상 및 상기 2차상은,
하기 화학식으로 표시되는 것인 복합체형 열전소재:
<화학식>
The method of claim 1,
The primary phase and the secondary phase,
Composite thermoelectric material represented by the following formula:
<chemical formula>
상기 2차상은,
상기 1차상의 입내 또는 입계에 존재하는 것인 복합체형 열전소재.
The method of claim 1,
The secondary phase,
The composite type thermoelectric material that is present in the grain or grain boundaries of the primary phase.
상기 은 나노입자는,
열분해법, 기상응축법, 수소환원법, 액상환원법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 제조되는 것인 복합체형 열전소재.
The method of claim 1,
The silver nanoparticles,
A composite type thermoelectric material manufactured using any one of a pyrolysis method, a vapor phase condensation method, a hydrogen reduction method, and a liquid phase reduction method.
(b) 단계(a)에서 얻어진 복합체 원료 분말을 소결하여 복합체형 열전소재를 제조하는 단계;
를 포함하는 복합체형 열전소재의 제조방법.
(a) obtaining a composite raw material powder; And
(b) sintering the composite raw material powder obtained in step (a) to prepare a composite thermoelectric material;
A method of manufacturing a composite thermoelectric material comprising a.
상기 복합체 원료 분말은,
Bi, Sb, Se 및 I의 조성으로 기지를 구성하는 1차상에 은 나노입자를 포함하는 2차상이 내포된 상태로 분산되어 상경계를 형성하는 것인 복합체형 열전소재의 제조방법.
The method of claim 5,
The composite raw material powder,
A method of manufacturing a composite thermoelectric material in which a secondary phase including silver nanoparticles is dispersed in a state in which a secondary phase including silver nanoparticles is contained in a primary phase constituting a matrix with a composition of Bi, Sb, Se and I to form a phase boundary.
상기 1차상 및 상기 2차상은,
하기 화학식으로 표시되는 것인 복합체형 열전소재의 제조방법:
<화학식>
The method of claim 6,
The primary phase and the secondary phase,
A method of manufacturing a composite thermoelectric material represented by the following formula:
<chemical formula>
상기 2차상은,
상기 1차상의 입내 또는 입계에 존재하는 것인 복합체형 열전소재의 제조방법.
The method of claim 6,
The secondary phase,
The method of manufacturing a composite type thermoelectric material that is present in the grain or grain boundaries of the primary phase.
(b) 단계(a)에서 얻어진 원료 잉곳을 분쇄하여 얻어진 분말과 은 나노입자를 소정의 비율로 혼합하여 혼합 분말을 마련하는 단계;
(c) 단계(b)에서 얻어진 혼합 분말을 이용하여 급속응고법로 리본 형태의 복합체 원료를 제조한 다음, 리본 형태의 복합체 원료를 분쇄하여 최종적으로 복합체 원료 분말을 얻는 단계; 및
(d) 단계(c)에서 얻어진 복합체 원료 분말을 소결하여 복합체형 열전소재를 제조하는 단계;
를 포함하는 복합체형 열전소재의 제조방법.
(a) Bi 2-x Sb x (Se 1-y I y ) 3 synthesizing a raw material ingot;
(b) preparing a mixed powder by mixing the powder obtained by pulverizing the raw material ingot obtained in step (a) and the silver nanoparticles in a predetermined ratio;
(c) preparing a composite raw material in the form of a ribbon by a rapid solidification method using the mixed powder obtained in step (b), and then pulverizing the composite raw material in the form of a ribbon to finally obtain a composite raw material powder; And
(d) sintering the composite raw material powder obtained in step (c) to prepare a composite thermoelectric material;
A method of manufacturing a composite thermoelectric material comprising a.
상기 복합체 원료 분말은,
Bi, Sb, Se 및 I의 조성으로 기지를 구성하는 1차상에 은 나노입자를 포함하는 2차상이 내포된 상태로 분산되어 상경계를 형성하는 것인 복합체형 열전소재의 제조방법.
The method of claim 9,
The composite raw material powder,
A method of manufacturing a composite thermoelectric material in which a secondary phase including silver nanoparticles is dispersed in a state in which a secondary phase including silver nanoparticles is contained in a primary phase constituting a matrix with a composition of Bi, Sb, Se and I to form a phase boundary.
상기 1차상 및 상기 2차상은,
하기 화학식으로 표시되는 것인 복합체형 열전소재의 제조방법:
<화학식>
The method of claim 10,
The primary phase and the secondary phase,
A method of manufacturing a composite thermoelectric material represented by the following formula:
<chemical formula>
상기 2차상은,
상기 1차상의 입내 또는 입계에 존재하는 것인 복합체형 열전소재의 제조방법.The method of claim 10,
The secondary phase,
The method of manufacturing a composite type thermoelectric material that is present in the grain or grain boundaries of the primary phase.
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| JP2013518450A (en) * | 2010-01-29 | 2013-05-20 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | Nanocomposites and methods with high thermoelectric performance |
| KR20160117040A (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-10 | 강원대학교산학협력단 | Nanocomposite thermoelectric material and process for preparing the same |
| KR101799164B1 (en) | 2015-12-29 | 2017-11-20 | 한국세라믹기술원 | Au Included bismuth telluride thermoelectric composite and fabrication method thereof |
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