本发明专利技术公开了一种柔性异形厚膜热电器件的制备方法，通过改变半导体温差发电器件(TEG)内部的热电臂的柔性和异形，一方面可以利用硒化银等热电材料的优异的力学性能，一方面节省原料和提高热电转换性能，提升器件的输出功率，在经过热压焊接工艺来制得具有高输出功率的柔性异形厚膜器件，解决了现有技术采用矩形热电臂的热电发电机热导率较高、生产成本较高、薄膜柔性型的热电发电器件的输出功率低和刚性器件难以应用到可穿戴设备上的问题。和刚性器件难以应用到可穿戴设备上的问题。和刚性器件难以应用到可穿戴设备上的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种柔性异形厚膜热电器件的制备方法
：
[0001]本专利技术涉及室温半导体温差发电
，具体涉及一种柔性异形厚膜热电器件及其制备的方法。
技术介绍
：
[0002]随着全球社会快速发展，如何高效地利用周围环境中的热能始终吸引着科学研究者的注意，同时可穿戴设备作为未来开发应用的一大热门，如何实现其高效稳定的不间断运行一直是一种难点。热电器件作为一种体积小、无噪音，无污染的新型能量转换材料，未来有望作为穿戴式电子设备的电源设备。半导体温差发电器件(TEG)可以利用其内部半导体热电臂实现热能转化为电能，利用人体热量作为热源即可实现为可穿戴设备提供电源。
[0003]目前热电发电器件主要分为两类，一类是块体刚性型，其往往具备较高的输出功率，如Bi2Te3、PbTe、SiGe等。虽然刚性热电器件具备集成度高、加工技术成熟和开路电压大的优势，但是由于其自身较差的机械性能无法适应人体皮肤这种非平面结构的热源而无法在可穿戴电子设备上使用。另一类是薄膜柔性型，利用电镀或热蒸发等方法将热电材料覆于柔性基底上面，但是由于绝大部分薄膜隔热效果差，基底导电性能差，这使得其输出功率远低于块体刚性器件。亟待提高薄膜柔性型的热电发电器件的输出功率。
技术实现思路
：
[0004]本专利技术的目的是提供一种柔性异形厚膜热电器件的制备方法，通过改变半导体温差发电器件(TEG)内部的热电臂的柔性和异形，一方面可以利用硒化银等热电材料的优异的力学性能，一方面节省原料和提高热电转换性能，提升器件的输出功率，在经过热压焊接工艺来制得具有高输出功率的柔性异形厚膜器件，解决了现有技术采用矩形热电臂的热电发电机热导率较高、生产成本较高、薄膜柔性型的热电发电器件的输出功率低和刚性器件难以应用到可穿戴设备上的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案于以实现的：
[0006]一种柔性异形厚膜热电器件的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0007](1)制备硒化银n型热电材料和银铜碲p型热电材料；
[0008](2)将步骤(1)得到的硒化银n型热电材料和银铜碲p型热电材料分别进行等离子放电烧结得到高性能的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料；
[0009](3)将步骤(2)得到的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料进行形状加工和热压处理，加工成柔性X形、梯形或工字形厚膜热电臂；
[0010](4)将步骤(3)得到的热电臂上下两端涂抹上厚度为1～2mm、宽度为1～2mm的锡膏；将n型硒化银和p型银铜碲热电臂平行排列放置，间隔7
‑
9mm，并用铜箔与电极涂层处贴合，放置在热压机上进行热压焊接得到异形柔性厚膜热电器件。
[0011]所述制备方法具体包括以下步骤：
[0012](1)制备硒化银n型热电材料和银铜碲p型热电材料：将Ag粉、Se粉加入球磨罐中，
在500～600r/min的转速下反应10～20h得到硒化银n型热电材料，将Ag粉、Cu粉和Te粉加入球磨罐中，在300～600r/min的转速下反应5～20h得到银铜碲p型热电材料，Ag与Se粉末的摩尔比为n
Ag
：n
Se
＝1.96：1～2：1，Ag、Cu与Te粉末的摩尔比为n
Ag
：n
Cu
：n
Te
＝：0.95：1.05：1～1：1：1；
[0013](2)将步骤(1)得到的硒化银n型热电材料和银铜碲p型热电材料分别进行等离子放电烧结得到高性能的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料，烧结温度为300～450℃，压力30～50Mpa，保温时间5min；
[0014](3)将步骤(2)得到的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料进行切割加工，切割得到厚度为0.3
±
0.05mm的厚膜材料并进行热压处理，热压温度200～300℃，压力30Mpa；然后将厚膜进行形状加工，加工成X形、梯形或工字形热电臂：其中加工尺寸为：X形，热电臂高度为8～12mm，上下宽度为6～10mm，中心宽度为4～5mm，厚度为0.3mm
±
0.05；梯形，热电臂高度为8～12mm，上下底边宽度为6～12mm，厚度为0.3mm
±
0.05；工字形，热电臂高度为8～12mm，上下底边宽度为8～12mm，中心宽度2～6mm，厚度为0.3mm
±
0.05；
[0015](4)将步骤(3)得到的热电臂上下两端涂抹上厚度为1～2mm、宽度为1～2mm的锡膏；将n型硒化银和p型银铜碲热电臂平行排列放置，间隔7～9mm，并用铜箔与电极涂层处贴合，放置在热压机上进行热压焊接得到异形柔性厚膜热电器件，其中，铜箔的厚度为0.03～0.06mm，宽度为1～2mm，热压焊接的温度为200～270℃，压力为30～50Mpa，时间为10～30s。
[0016]优选的，热压处理的温度为240～270℃。
[0017]优选的，热电臂的形状为X型，其高度为9～11mm，上下宽度为7～9mm，中心宽度为4～4.5mm。
[0018]优选的，热电臂的形状为梯型，其高度为9～11mm，上下底边宽度为7～11mm。
[0019]优选的，热电臂的形状为工字型，其高度为9～11mm，上下底边宽度为9～11mm，中心宽度为3～5mm。
[0020]优选的，热压焊接的温度为220～250℃，压力为35～45Mpa，时间为15～25s。
[0021]优选地，球磨罐中球料比为10：1，转速为550～600r/min。
[0022]本专利技术的有益效果如下：
[0023](1)本专利技术成本低廉，制备方法完备，加工方式简易。
[0024](2)异形P型和N型连接组成的PN结可以有效的减少能量传输过程中的热量损失，从而增大器件的冷热两端温差，提升器件的输出电压，结果显示，环境温度23℃的情况下，实际测试异形热电臂的热电发电机的输出功率最高可达到1.2359μW，相比于同尺寸矩形热电臂的器件提高了30％～60％。并且热电臂均采用简单的切割加工成本低廉，方便快捷，有实现工业化批量生产的可能。解决了现有技术采用矩形热电臂的热电发电机热导率较高、生产成本较高，功率密度较低和刚性器件难以应用到可穿戴设备上的问题。
附图说明：
[0025]图1是一种柔性异形厚膜热电器件中热电臂的结构设计图；
[0026]图2是一种柔性异形厚膜热电器件的实物图。
具体实施方式：
[0027]以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0028]实施例1：
[0029](1)将Ag粉体(7.281g)和Se粉体(2.729g)加入球磨罐中，再将球磨球(100g)加入球磨罐中，之后盖上盖子并拧紧螺丝，整个过程在手套箱中进行。然后将球磨罐从手套箱中取出放入球磨机内，在转速550r/min下反应10h。
[0030]将Ag粉体(3.453g)、Cu粉体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔性异形厚膜热电器件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)制备硒化银n型热电材料和银铜碲p型热电材料；(2)将步骤(1)得到的硒化银n型热电材料和银铜碲p型热电材料分别进行等离子放电烧结得到高性能的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料；(3)将步骤(2)得到的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料进行形状加工和热压处理，加工成柔性X形、梯形或工字形厚膜热电臂；(4)将步骤(3)得到的热电臂上下两端涂抹上厚度为1～2mm、宽度为1～2mm的锡膏；将n型硒化银和p型银铜碲热电臂平行排列放置，间隔7
‑
9mm，并用铜箔与电极涂层处贴合，放置在热压机上进行热压焊接得到异形柔性厚膜热电器件。2.根据权利要求1所述的柔性异形厚膜热电器件的制备方法，其特征在于，制备方法具体包括以下步骤：(1)制备硒化银n型热电材料和银铜碲p型热电材料：将Ag粉、Se粉加入球磨罐中，在500～600r/min的转速下反应10～20h得到硒化银n型热电材料，将Ag粉、Cu粉和Te粉加入球磨罐中，在300～600r/min的转速下反应5～20h得到银铜碲p型热电材料，Ag与Se粉末的摩尔比为nAg：nSe＝1.96：1～2：1，Ag、Cu与Te粉末的摩尔比为nAg：nCu：nTe＝：0.95：1.05：1～1：1：1；(2)将步骤(1)得到的硒化银n型硒化银和银铜碲p型热电材料分别进行等离子放电烧结得到高性能的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料，烧结温度为300～450℃，压力30～50Mpa，保温时间5min；(3)将步骤(2)得到的n型硒化银和p型银铜碲多晶块体热电材料进行切割加工，切割得到厚度为0.3
±
0.05mm的厚膜材料并进行热压处理，热压温度200～300℃，压力30Mpa；然后将厚膜进行形状加工，加工成X形、梯形或工字形热电臂：其中加工尺寸为：X形，热电...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘呈燕，程怡然，余中海，张勇，苗蕾，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。