热电薄膜材料及其制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种热电薄膜材料及其制作工艺，包括合成热电材料基料、配制浆料、制备热电薄膜的基体、烧结处理、焊接电极等制作步骤，特别是本发明专利技术采用丝网印刷工序将浆料印刷在柔性承载基底上，很好的突破了高熔点的热电材料在低熔点的柔性承载基底上沉积薄膜的工艺瓶颈；另一方面本发明专利技术采用分段式烧结处理方式对干燥后的热电薄膜基体进行烧结，分段式烧结处理方式具有升温速度快、烧结时间短、能降低烧结温度的特点，既适应了柔性承载基底的低熔点要求，又能够更好地形成二次结晶，使得碲化铋和碲化锑重新结晶后的致密性达到88％～90％以上，合成得到的材料不仅表面致密，且材料的比热容会更大，具备良好的热端和冷端，满足市场需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热电材料
，尤其涉及一种热电薄膜材料及其制作工艺。
技术介绍
热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，其具有以下优点：①体积小、重量轻，坚固，且工作中无噪音；②温度可控制在±0.1℃之内；③不必使用CFC，不会造成任何环境污染；④可回收热源并转变成电能，使用寿命长，易于控制。总之，热电材料是一种有着广泛应用前景的材料，在环境污染和能源危机日益严重的今天，进行新型热电材料的研究具有很强的现实意义。目前，热电材料的研究方向大都是朝着高功率和高效率的方向努力，而对于超薄、柔性热电薄膜材料领域，因其技术难度较大，还未有突出性地技术性突破。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种热电薄膜材料及其制作工艺，该制作工艺简单、快速、高效、安全，并且经该制作工艺制得的热电薄膜材料具有优良的柔性、热电性能、致密性及均匀性。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热电薄膜材料的制作工艺，包括以下制作步骤：(1)合成热电材料基料：(1a)先将碲化铋和碲化锑按照重量比(0.85～1.2)：(0.8～1.1)进行均匀混合，得到主料，然后再向所得主料中掺入适量的表面活性剂，混合均匀，得到混合料；(1b)将所得混合料投入到反应釜中，并在压力为0.27～0.35MPa且温度为185～210℃的条件下热压烧结12～18h，合成得到热电材料烧结体；(1c)先利用离心机对所得热电材料烧结体进行离心去杂，然后再对离心去杂后的热电材料烧结体进行清洗、烘干，得到粒径为1～10μm的热电材料基料；(2)配制浆料：将所得热电材料基料、以及适量的粘合剂、分散剂、消泡剂和其它助剂均匀混合，得到浆料；(3)制备热电薄膜的基体：利用丝网印刷工序将所得浆料印刷在厚度为0.05～0.08mm的承载基底上，得到热电薄膜的基体；(4)烧结处理：将所得热电薄膜的基体做干燥处理后，再投入到烧结炉体中进行分段式烧结处理，烧结完成后冷却至室温，得到热电薄膜材料的半成品；(5)焊接电极：对所得热电薄膜材料的半成品进行产品检验，检验合格后，按照设计要求在所得热电薄膜材料的半成品上焊接电极，即得到所述热电薄膜材料。作为本专利技术的进一步改进，上述步骤(1a)中，所述主料与所述表面活性剂的重量比为(85～112)：(0.85～1.75)，且所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮。作为本专利技术的进一步改进，在上述步骤(1b)的热压烧结过程中需不断搅拌，且搅拌速度控制在85～116r/min。作为本专利技术的进一步改进，按重量百分含量计，所述浆料具有如下原料配方：热电材料基料85～87.5％、粘合剂8～8.5％、分散剂2～2.5％、消泡剂1.35～1.65％、以及余量的其它助剂；其中，所述粘合剂选自聚异丁烯类粘合剂和氟树脂类粘合剂中的至少一种；所述分散剂选自润湿分散剂；所述其它助剂包括有抗氧化剂。作为本专利技术的进一步改进，所述浆料的粘度为10～33Pa·s。作为本专利技术的进一步改进，上述步骤(3)中，所述承载基底选自聚酰亚胺薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜中的一种，且印刷在承载基底上的浆料厚度为0.045～0.13mm。作为本专利技术的进一步改进，上述步骤(4)中，所述分段式烧结处理分为七个烧结阶段，依次为：第一烧结阶段：烧结温度为25～75℃，烧结时间为10～20min；第二烧结阶段：烧结温度为75～125℃，烧结时间为15～25min；第三烧结阶段：烧结温度为125～150℃，烧结时间为60～70min；第四烧结阶段：烧结温度为150～165℃，烧结时间为15～20min；第五烧结阶段：烧结温度为165～105℃，烧结时间为20～25min；第六烧结阶段：烧结温度为105～65℃，烧结时间为15～20min；第七烧结阶段：烧结温度为65～25℃，烧结时间为25～35min。本专利技术还提供了一种热电薄膜材料，采用本专利技术所述的热电薄膜材料的制作工艺制备而成。本专利技术的有益效果是：相较于现有技术，本专利技术通过对热电薄膜材料的制作工艺进行优化改进，不仅提升了热电薄膜材料的致密性和热电性能，还使得热电薄膜材料具有柔性好且体积薄的特色，可很好的应用在小型及微型化产品上，具有广阔的市场发展前景。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。本专利技术提供了一种热电薄膜材料的制作工艺，包括以下制作步骤：(1)合成热电材料基料：(1a)先将碲化铋(Bi2Te3)和碲化锑(Sb2Te3)按照重量比(0.85～1.2)：(0.8～1.1)进行均匀混合，得到主料，然后再向所得主料中掺入适量的表面活性剂，混合均匀，得到混合料；(1b)将所得混合料投入到反应釜中，并在压力为0.27～0.35MPa(可优选为0.27～0.31MPa)且温度为185～210℃的条件下热压烧结12～18h，合成得到热电材料烧结体；(1c)籍由热电材料烧结体与杂质的比重不一样，先利用离心机对所得热电材料烧结体进行离心去杂，然后再对离心去杂后的热电材料烧结体进行清洗、烘干，得到粒径为1～10μm的热电材料基料；(2)配制浆料：将所得热电材料基料、以及适量的粘合剂、分散剂、消泡剂和其它助剂均匀混合，得到浆料；(3)制备热电薄膜的基体：利用丝网印刷工序将所得浆料印刷在厚度为0.05～0.08mm的承载基底上，得到热电薄膜的基体；(4)烧结处理：将所得热电薄膜的基体做干燥处理后，再投入到烧结炉体中进行分段式烧结处理，烧结完成后冷却至室温，得到热电薄膜材料的半成品；(5)焊接电极：对所得热电薄膜材料的半成品进行产品检验，检验合格后，按照设计要求在所得热电薄膜材料的半成品上焊接电极，即得到所述热电薄膜材料。优选的，上述步骤(1a)中，所述主料与所述表面活性剂的重量比为(85～112)：(0.85～1.75)，且所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或者聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；另外在上述步骤(1b)的热压烧结过程中需不断搅拌，且搅拌速度控制在85～116r/min。优选的，按重量百分含量计，所述浆料具有如下原料配方：热电材料基料85～87.5％、粘合剂8～8.5％、分散剂2～2.5％、消泡剂1.35～1.65％、以及余量的其它助剂；其中，所述粘合剂起到增加浆料的粘附性的作用，且所述粘合剂优选自聚异丁烯类粘合剂和氟树脂类粘合剂中的至少一种；所述分散剂起到有效分散浆料中各组分，提高浆料的均匀性和稳定性的作用，且所述分散剂优选自润湿分散剂；所述其它助剂包括有抗氧化剂，所述抗氧化剂起到防止浆料在烧结处理过程中氧化的作用；而且除抗氧化剂外，其它助剂还可包括有微量的树脂、油酸、锌粉、铝粉等。优选的，所述浆料的粘度为10～33Pa·s，使得浆料与承载基底之间具有较高的粘附力，提高成膜的稳定性。优选的，上述步骤(3)中，所述承载基底选自聚酰亚胺薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜中的一种，且印刷在承载基底上的浆料厚度为0.045～0.13mm。优选的，上述步骤(4)中，所述分段式烧结处理分为七个烧结阶段，依次为：第一烧结阶段：烧结温度为25～75℃，烧结时间为10～20min；第二烧结阶段：烧结温度为75～125℃，烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电薄膜材料的制作工艺，其特征在于：包括以下制作步骤：(1)合成热电材料基料：(1a)先将碲化铋和碲化锑按照重量比(0.85～1.2)：(0.8～1.1)进行均匀混合，得到主料，然后再向所得主料中掺入适量的表面活性剂，混合均匀，得到混合料；(1b)将所得混合料投入到反应釜中，并在压力为0.27～0.35MPa且温度为185～210℃的条件下热压烧结12～18h，合成得到热电材料烧结体；(1c)先利用离心机对所得热电材料烧结体进行离心去杂，然后再对离心去杂后的热电材料烧结体进行清洗、烘干，得到粒径为1～10μm的热电材料基料；(2)配制浆料：将所得热电材料基料、以及适量的粘合剂、分散剂、消泡剂和其它助剂均匀混合，得到浆料；(3)制备热电薄膜的基体：利用丝网印刷工序将所得浆料印刷在厚度为0.05～0.08mm的承载基底上，得到热电薄膜的基体；(4)烧结处理：将所得热电薄膜的基体做干燥处理后，再投入到烧结炉体中进行分段式烧结处理，烧结完成后冷却至室温，得到热电薄膜材料的半成品；(5)焊接电极：对所得热电薄膜材料的半成品进行产品检验，检验合格后，按照设计要求在所得热电薄膜材料的半成品上焊接电极，即得到所述热电薄膜材料。...

【技术特征摘要】
1.一种热电薄膜材料的制作工艺，其特征在于：包括以下制作步骤：(1)合成热电材料基料：(1a)先将碲化铋和碲化锑按照重量比(0.85～1.2)：(0.8～1.1)进行均匀混合，得到主料，然后再向所得主料中掺入适量的表面活性剂，混合均匀，得到混合料；(1b)将所得混合料投入到反应釜中，并在压力为0.27～0.35MPa且温度为185～210℃的条件下热压烧结12～18h，合成得到热电材料烧结体；(1c)先利用离心机对所得热电材料烧结体进行离心去杂，然后再对离心去杂后的热电材料烧结体进行清洗、烘干，得到粒径为1～10μm的热电材料基料；(2)配制浆料：将所得热电材料基料、以及适量的粘合剂、分散剂、消泡剂和其它助剂均匀混合，得到浆料；(3)制备热电薄膜的基体：利用丝网印刷工序将所得浆料印刷在厚度为0.05～0.08mm的承载基底上，得到热电薄膜的基体；(4)烧结处理：将所得热电薄膜的基体做干燥处理后，再投入到烧结炉体中进行分段式烧结处理，烧结完成后冷却至室温，得到热电薄膜材料的半成品；(5)焊接电极：对所得热电薄膜材料的半成品进行产品检验，检验合格后，按照设计要求在所得热电薄膜材料的半成品上焊接电极，即得到所述热电薄膜材料。2.根据权利要求1所述的热电薄膜材料的制作工艺，其特征在于：上述步骤(1a)中，所述主料与所述表面活性剂的重量比为(85～112)：(0.85～1.75)，且所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠或者聚乙烯吡咯烷酮。3.根据权利要求1所述的热电薄膜材料的制作工艺，其特征在于：在上述步骤(1b)的热压烧结过程中需不断搅拌，且搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志军，王雷，
申请(专利权)人：苏州鸿凌达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32