稀土百科 | 稀土热电材料

材料的热电效应(thermoelectricity 简称IE)，是电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称，即是材料热能与电能之间相互耦合相互转化的效应，包括塞贝克 (Seebeck)效应、帕尔帖(Peltier)效应和汤姆逊 (Thomson)效应。这三个效应不是独立的，可通过Kelvin关系式联系在一起。电流引起的热效应即焦耳热效应是不可逆的，因此不是热电效应。

热电材料是一种将热能和电能相互直接转换的功能材料。这种采用热电材料的能量转换技术具有结构简单体积小、可靠性高、制造及运行成本低、使用寿命长、应用范围宽和对环境友好的特点。

1823年发现的 Seebeck效应和 1834 年发现的 Peltier 效应分别为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论基础。在此发现的基础上，1911 年德国的阿特克希提出一个令人满意的温差制冷和发电的理论:较好的温差电材料必须具有较高的 Seebeck 系数，以保证有明显的温差电效应，同时应有较小的热导率，使热量能保持在接头附近，另外还要求电阻较小，使产生的焦耳热最小。温差电现象发现之后，并未引起人们浓郁的兴趣，直到 20世纪30年代，随着固体物理学的发展，尤其是半导体物理的发展，发现半导体材料的 Seebecl系数可高于100μV/K，这才引起人们对温差电现象的再度重视。1949 年初，前苏联科学家约飞提出了关于半导体的温差电的理论，同时在实际应用方面做了许多有意义的工作。20世纪50年代末期，约飞与他的同事们从理论和实验上通过利用两种以上的半导体形成固溶体，发现并制备了温差电性能优值较高的制冷和发电材料。

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