ВЕСТНИК
Башкирского университета

ENGLISH
Главная Авторам Рецензентам Выпуски журнала Редколлегия Редакция Загрузить статью Подписка ISSN 1998-4812

Архив | Том 25, 2020, No. 4.

ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В СУПЕРИОННОМ СПЛАВЕ K0.2CU1.8S

Вестник Башкирского университета. 2020. Том 25. №4. С. 794-801.
Download
  • © М. Х. Балапанов

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © Р. Х. Ишембетов

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © Б. М. Ахметгалиев

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

  • © К. А. Кутербеков

    Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева

    Казахстан, Нур-Султан (Астана), ул. Каныша Сатпаева, 2А

  • © Р. Ш. Палымбетов

    Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева

    Казахстан, Нур-Султан (Астана), ул. Каныша Сатпаева, 2А

  • © С. Сахабаева

    Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева

    Казахстан, Нур-Султан (Астана), ул. Каныша Сатпаева, 2А

  • © Р. А. Якшибаев

    Башкирский государственный университет

    Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

В работе представлены и обсуждаются результаты фазового анализа, и экспериментальных исследований электронной проводимости и термо-э.д.с., коэффициента теплопроводности образцов сплава K0.2Cu1.8S в интервале температур от 30 до 400 оС. По результатам рентгенофазового анализа сплав представляет собой смесь различных фаз сульфида меди: кубической Fm-3m фазы Cu1.84S, кубической Fm-3m фазы Cu2S, ромбоэдрической R-3m фазы Cu17S9 и метастабильной тетрагональной P43212 фазы Cu2S. Дифференциальная сканирующая термометрия показала эндотермический пик, растянутый от 84 до 102 оС, вызванный фазовыми переходами из ромбоэдрической и тетрагональной фаз в гексагональную фазу сульфида меди. Выше 300 оС наблюдались сильный рост коэффициента термо-э.д.с. (до 4 мВ/K) и снижение теплопроводности до 0.4 Вт/м·К, приводящие к очень высокому пиковому значению безразмерной термоэлектрической эффективности ZT = 3.5 при 380 оС.

Ключевые слова:

  • суперионный проводник
  • термоэлектрические материалы
  • электронная термо-э.д.с
  • электронная проводимость
  • теплопроводность
  • сульфид меди
  • superionic conductor
  • thermoelectric materials
  • electronic Seebeck coefficient
  • electronic conductivity
  • thermal conductivity
  • copper sulfide

ЛИТЕРАТУРА

  1. H. L. Liu, X. Shi, F. F. Xu, L. L. Zhang, W. Q. Zhang, L. D. Chen, Q. Li, C. Uher, T. Day, and G. J. Snyder. Copper ion liquid-like thermoelectrics // Nat. Mater. 2012. V. 11(5). P. 422-425.
  2. Wang L. W. High chalcocite Сu2S: A solid-liquid hybrid phase // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 108(8). 085703.
  3. Qiu P., Shi X., Chen L. Cu-based thermoelectric materials // Energy Storage Materials. 2016. V. 3. P. 85-97.
  4. Zhao L. L., Wang X. L., Fei F. Y., Wang J. Y., Cheng Z. X., Dou S. X., Wang J., Snyder G. J. High thermoelectric and mechanical performance in highly dense Cu2-xS bulks prepared by a melt-solidification technique // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 18. P. 9432-9437.
  5. Балапанов М. Х., Якшибаев Р. А., Гафуров И. Г., Ишембетов Р. Х., Кагарманов Ш. М. Суперионная проводимость и кристаллическая структура сплавов LixCu2-xS // Известия РАН. Сер. физ. 2005. Т. 69. №4. С. 545-548.
  6. Balapanov M. Kh., Ishembetov R. Kh., Kuterbekov K. A., Nurakhmetov T. N., Urazaeva E. K., Yakshibaev R. A. Influence of the cation sublattice defectness on the electronic thermoelectric power of LixCu(2-x)-δS(x ≤ 0.25) // Inorganic Materials. 2014. V. 50. No 9. P. 930-933.
  7. Ishembetov R. Kh., Balapanov M. K., Yulaeva Y. K. Electronic Peltier effect in LixCu(2-x)-δS // Rus. J. Electrochem. 2011. Vol. 47. Pp. 416-419.
  8. Balapanov M. Kh., Ishembetov R. Kh., Kuterbekov K. A., Kubenova M. M., Almukhametov R. F. and Yakshibaev R. A. Transport phenomena in superionic NaхCu2-хS (х = 0.05; 0.1; 0.15; 0.2) compounds // Ionics. 2018. V. 24. P. 1349-1356.
  9. Балапанов М. Х., Ишембетов Р. Х., Кабышев А. М., Кубенова М. М., Кутербеков К. А., Юлаева Ю. Х., Якшибаев Р. А. Влияние допирования натрием на электронную проводимость и коэффициент термо-ЭДС сульфида меди // Вестник БашГУ. 2019. Т. 24. №.4. С. 823-829.
  10. Kubenova M. M.,. Balapanov M. Kh, Kuterbekov K. A., Ishembetov R. Kh., Kabyshev A. M., Yulaeva Y. Kh. Phase composition and thermoelectric properties of the nanocomposite alloys NaxCu2-x-yS // Eurasian J. of Phys. and Func. Materials. 2020. V. 4(1). P. 67-85.
  11. Ge Z.-H., Liu X., Feng D., Lin J., and He J. High-Performance Thermoelectricity in Nanostructured Earth-Abundant Copper Sulfides Bulk Materials // Adv. Energy Mater. 2016.1600607.
  12. Ohtani T., Ogura J., Yoshihara H. and Yokota Y. Physical Properties and Successive Phase Transitions in Quasi-One-Dimensional Sulfides ACu7S4 (A = Tl, K, Rb) // J. Solid State Chem. 1995. V. 115. P. 379-389.
  13. Li. X., Hu C., Kang X., Len Q., Xi Y., Zhang K. and Liu H. Introducing kalium into copper sulfide for the enhancement of thermoelectric properties // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 1. P. 13721-13726.
  14. Wagner C. The Thermoelectric Power of Cells with Ionic Compounds Involving Ionic and Electronic Conduction // Progr. in Sol. Chem. Phys. 1972. V. 7. P. 1-37.
  15. Ишембетов Р. Х., Юлаева Ю. Х., Балапанов М. Х., Шарипов Т. И. , Якшибаев Р. А. Электрофизические свойства наноструктурированного селенида меди (Cu1,9Li0,1Se) // Перспективные материалы. 2011. №12. С. 55-59.
  16. Абрикосов Н. Х., Банкина В. Ф., Порецкая Л. В., Скуднова Е. В., Чижевская С. Н. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе. М.: Наука, 1975. 220 с.
  17. Суздалев И. П. Нанотехнология: Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: Кн. дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 592 с.
  18. Chakrabarti D. J., Laughlin D. E. The Cu-S (Copper-Sulfur) system // J. Phase Equilibria. 1983. V. 4(3). P. 254-271.
  19. Roseboom E. H. An investigation of the system Cu-S and some natural copper sulfides between 25 and 700 o C // Econ. Geol. 1966. V. 61. P. 641-672.
  20. Liu H. L., Yuan X., Lu P., Shi X., Xu F. F., He Y., Tang Y. S., Bai S. Q., Zhang W. Q., Chen L. D., Lin Y., Shi L., Lin H., Gao X. Y., Zhang X. M., Chi H., Uher C. Ultrahigh thermoelectric performance by electron and phonon critical scattering in Cu2Se1-x Ix , Adv. Mater. 2013. V. 25. P. 6607-6612.

Copyright © Вестник Башкирского университета 2010-2021