Целью настоящей работы явилось получение и идентификация особенностей микроструктуры и термоэлектри¬ческих свойств керамического материала на основе высокоэнтропийной системы Bi–Sb–Te–Se–S, номинальный состав которого соответствовал соединению BiSbTeSeS (все атомы взяты в эквиатомном соотношении). Установлено, что в результате реакционного искрового плазменного спекания смеси исходных порошков Bi, Sb, Se, Te и S в объемном материале формируются гексагональная и орторомбическая фазы. Гексагональная фаза, соответствующая высокоэнтропийному соединению Bi1,5Sb0,5Te1,25Se1,25S0,5, образует непрерывную связанную сетку.
Орторомбическая фаза, соответствующая широкозонному полупроводнику Sb3S2, заполняет изолированные друг от друга пустоты сетки. Термоэлектрические свойства разрабатываемого материала, определяемые свойствами высокоэнтропийной фазы, являются достаточно многообещающими (максимальное значение термоэлектрической добротности достигает значения ~ 0,18) и позволяют рассматривать данный материал как новый перспективный высокоэнтропийный термоэлектрик.
Алексей Евгеньевич Васильев – канд. физ.-мат. наук, младший научный сотрудник лаборатории перспективных материалов альтернативной энергетики, Белгородский государственный технологический университет им. Б. Г. Шухова (БГТУ им. В. Г. Шухова), Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Олег Николаевич Иванов – д-р физ.-мат. наук, научный руководитель лаборатории перспективных материалов альтернативной энергетики, Белгородский государственный технологический университет им. Б. Г. Шухова (БГТУ им. В. Г. Шухова), Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Максим Николаевич Япрынцев – научный сотрудник ЦКП «Технологии и материалы НИУ «БелГУ», ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», НИУ «БелГУ», Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Екатерина Николаевна Япрынцева – аспирант 2 года обучения, ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», НИУ «БелГУ», Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Алла Владимировна Ефременко – учитель математики, Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 4» г. Белгорода (МБОУ СОШ № 4 г. Белгорода), Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
1. George E. P., Raabe D., Ritchie R. O. High-entropyalloys // Nat. Rev. Mater.2019. V. 4. P. 515–534.
2. Ye Y. F., Wang Q., Lu J., et al. High-entropy alloy: challenges and prospects // Mater. Today. 2016. V. 19. P. 349 – 362.
3. George E. P., Curtin W. A., Tasan C. C. High entropy alloys: A focused review of mechanical properties and deformation mechanisms // Acta Mater. 2020. V. 188. P. 435 – 474.
4. Shafeie S., Guo S., Hu Q., et al. High-entropy alloys as high-temperature thermoelectric materials // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. P. 184905 – 184915.
5. Zhang R.-Z., Gucci F., Zhu H., et al. Data-driven design of ecofriendly thermoelectric high-entropy sulfides // Inorg. Chem. 2018. V. 57. P. 13027 – 13033.
6. Karati A., Nagini M., Ghosh S., et al. Ti2NiCoSnSb – a new half-Heusler type high-entropy alloy showing simultaneous increase in Seebeck coefficient and electrical conductivity for thermoelectric applications // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 5331 – 5343.
7. Yaprintseva E., Vasil’ev F., Yaprintsev M., et al. Thermoelectric properties of medium-entropy PbSbTeSe alloy prepared by reactive spark plasma sintering // Mater. Lett. 2022. V. 309. P. 131416 – 131420.
8. Raphel A., Vivekanandhan P., Kumaran S. High entropy phenomena induced low thermal conductivity in BiSbTe1.5Se1.5 thermoelectric alloy through mechanical alloying and spark plasma sintering // Mater. Lett. 2020. V. 269. P. 127672 – 127676.
9. Fan Z., Wang H., Wu Y., et al. Thermoelectric high-entropy alloys with low lattice thermal conductivity // RSC Adv. 2019. V. 6. P. 52164 – 52170.
10. Ivanov O., Yaprintsev M., Vasil’eva A. Micro-structure and thermoelectric properties of the medium-entropy block-textured BiSbTe1.5Se1.5 alloy // J. Alloys Compd. 2021. V. 872. P. 159743 – 159750.
11. Goldsmid H. J. Bismuth telluride and its alloys as materials for thermoelectric generation // Mater. 2014. V. 7. P. 2577 – 2592.
12. Liu R., Tan X., Ren G. Enhanced thermoelectric performance of Te-doped Bi2Se3 – x bulks by self-propagating high-temperatures synthesis // Cryst. 2017. V. 7. P. 257 – 265.
13. CRC Handbook of Chemistry and Physics / ed. W. M. Haynes. 95thed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2014. P. 4 – 48.
14. Lu R., Lopez J.S., Liu Y., et al. Coherent magnetic nanoinclusions induce charge localization in half-Heusler alloys leading to high Tc ferromagnetism and enhanced thermoelectric performance // J. Mater. Chem. A. 2019. V. 7. P. 1095 – 1103.
15. Ji X. H., Zhao X. B., Zhang Y. H., et al. Synthesis and properties of rare earth containing Bi2Te3 based thermoelectric alloys // J. Alloys Compd. 2005. V. 387. P. 282 – 286.
16. Goldsmid H. J., Sharp J. W. Estimation of the thermal band gap of a semiconductor from Seebeck measurements // J. Electron. Mater. 1999. V. 28. P. 869 – 872.
17. Snyder G. J. Figure of merit ZT of a thermo-electric device defined from materials properties // Energy Environ. Sci. 2017. V. 10. P. 2280 – 2283.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
500 руб
DOI: 10.14489/glc.2023.02.pp.019-026
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
