【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热电材料，具体涉及一种单晶热电材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、柔性热电器件由于具有变形能力，能够为可穿戴和可植入电子产品提供持续的电力供应或提供温度调节。目前常规的柔性热电器件通常包括两种构造：一种是使用本身具有变形能力的薄膜或无机/有机聚合物材料为基体，该类材料可以展现出一定的塑性和延展性，能够耐受器件在使用过程中面临的一定程度上的弯折和扭转等变形行为，但薄膜或聚合物材料的热电性能较差，其电输运性能与无机块体热电材料存在数量级的差距，极大地限制了柔性热电器件的性能；另一种是将常规无机热电材料集成在可变形的有机柔性衬底上，从而实现热电器件的变形，但基于常规无机热电材料通常表现出的脆性、无机热电材料和有机柔性衬底的连接层耐受的变形强度有限，所得柔性热电器件变形能力有限，从而导致应用场景受限。因此急需寻找一种兼具高塑性变形能力以及高热电性能的热电材料以进一步提高柔性热电器件应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种单晶热电材料的制备方法，制得的单晶热电材料兼具高塑性变形能力以及高热电性能，将其用于柔性热电器件的前景好。
2、本专利技术还提出一种单晶热电材料。
3、本专利技术还提出一种柔性热电材料。
4、本专利技术还提出一种热电器件。
5、本专利技术的第一方面，提出了一种单晶热电材料的制备方法，包括如下步骤：于保护气氛下，制备原料经高温保温处理，降温后
6、根据本专利技术实施例的单晶热电材料的制备方法，至少具有以下有益效果：
7、本专利技术利用缓慢降温法生长单晶，可制备得到一种具有超高塑性变形能力以及高热电性能的单晶热电材料，且材料晶粒尺寸大、综合性能佳，满足现代工业要求。可选地，本专利技术中可通过控制各个组成元素比例，调整单晶热电材料的热电性能，从而得到具有出色变形能力的单晶热电材料。所得单晶热电材料用于柔性热电器件，使得柔性热电器件既拥有出色的变形能力又具有优异的热电性能，满足不同的使用环境下对器件发电与制冷效率的要求。柔性热电器件凭借其出色的变形能力，能够为可穿戴和可植入电子产品提供持续的电力供应或提供精确控制的温度调节，应用前景好。
8、在本专利技术的一些实施方式中，所述降温速率包括0.1-10℃/h。
9、在本专利技术的一些实施方式中，所述镁源包括单质镁。
10、在本专利技术的一些实施方式中，所述铋源包括单质铋。
11、在本专利技术的一些实施方式中，所述镁源和铋源的摩尔比选自(2.8-3.5):(1.3-2)，如可选为(2.8-3.5):(1.5-2)，进一步可选为(2.8-3.5):2。
12、在本专利技术的一些实施方式中，所述制备原料还包括锑源或碲源的至少一种。
13、在本专利技术的一些实施方式中，所述锑源包括单质锑。
14、在本专利技术的一些实施方式中，所述碲源包括单质碲。
15、在本专利技术的一些实施方式中，所述镁源、铋源、锑源和碲源的摩尔比选自(2.8-3.5):(1.3-2):(0-0.7):(0-0.2)，如可选为(2.8-3.5):(1.5-2):(0-0.5):(0-0.1)，进一步可选为(2.9-3.2):(1.5-2):(0-0.5):(0-0.02)。
16、在本专利技术的一些实施方式中，所述单晶热电材料为n型单晶热电材料，所述镁源、铋源、锑源和碲源的摩尔比选自(3.02-3.5):(1.3-2):(0-0.7):(0-0.2)，如可选自(3.021-3.2):(1.5-2):(0-0.5):(0-0.02)。
17、在本专利技术的一些实施方式中，所述单晶热电材料为p型单晶热电材料，所述镁源、铋源、锑源和碲源的摩尔比选自(2.8-3.02):(1.5-2):(0-0.5):0，如可选自(2.9-3.019):(1.5-2):(0-0.5):0。
18、在本专利技术的一些实施方式中，所述保护气氛中保护气体包括惰性气体或氮气中的至少一种。
19、在本专利技术的一些实施方式中，所述保护气体包括氩气、氦气或氮气中的至少一种。
20、在本专利技术的一些实施方式中，所述高温保温处理中，温度为850-1300℃，可选为900-1200℃。
21、在本专利技术的一些实施方式中，所述高温保温处理中，保温时间为10h以上，可选为15h以上。
22、在本专利技术的一些实施方式中，所述高温保温处理中，保温时间为10-48h。
23、在本专利技术的一些实施方式中，制备原料经升温至保温温度保温，再降温，其中，升温速率为20℃/min以下。
24、在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法中：制备原料于热处理炉内经高温保温处理，以0.1-15℃/h的降温速率降温至100-700℃后，再随炉冷却至15-50℃，得到所述单晶热电材料。可选地，所述热处理炉包括但不限于箱式炉、井式炉、管式炉等。可选地，随炉冷却至15-35℃。可选地，以0.1-15℃/h的降温速率降温至200-700℃后，再随炉冷却至15-50℃。
25、在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法中：所述降温后，还包括退火处理。
26、在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述单晶热电材料的制备原料包括锑源时，所述制备方法包括所述退火处理。
27、通过上述实施方式，本专利技术中，高温保温阶段后，0.1-15℃/h降温阶段为单晶生长阶段，当制备原料中含有sb时，sb元素的存在会一定程度上影响单晶的生长均匀度，而退火处理可以使含sb的单晶热电材料的质地更为均匀，单晶热电材料的热电性能更稳定。当制备原料中不含有sb时，单晶生长过程中不会因为sb元素的原因影响单晶的生长均匀度，单晶生长均匀度好，退火处理于否对于单晶生长的均匀度基本没有影响，即使不进行退火处理，所得单晶热电材料的均匀度也较为优异。
28、在本专利技术的一些实施方式中，所述退火温度为100-700℃，如可为200-700℃。
29、在本专利技术的一些实施方式中，所述退火时间为10-750h，可为10小时～30天。
30、在本专利技术的一些实施方式中，所述降温后，升温至退火温度的升温速率为20℃/min以下。
31、在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法中：制备原料经900-1200℃的高温保温处理，以0.1-15℃/h的降温速率降温至200-700℃后，再进行退火处理。
32、可选地，可以0.1-15℃/h的降温速率降温至退火温度后，退火处理；也可以0.1-15℃/h的降温速率降温至退火温度之下，再升温至退火温度后进行退火处理(如升温速率可为20℃/min以下)。进一步可选地，可采用阶梯式的降温速率进行降温的方法，例如，经高温保温处理后，以0.1-6℃/h的降温速率降温至550-700本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单晶热电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：于保护气氛下，制备原料经高温保温处理，降温后，得到所述单晶热电材料；其中所述制备原料包括镁源和铋源；所述降温速率包括0.1-15℃/h。
2.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述镁源包括单质镁；和/或，所述铋源包括单质铋；
3.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述高温保温处理中，温度为850-1300℃；和/或，所述高温保温处理中，保温时间为10h以上；
4.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法中：制备原料于热处理炉内经高温保温处理，以0.1-15℃/h的降温速率降温至100-700℃后，再随炉冷却至15-50℃，得到所述单晶热电材料。
5.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法中：所述降温后，还包括退火处理；
6.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将制备原料置于金属管内，于保护气氛下，升温至保温温度保温，降
7.一种单晶热电材料，其特征在于，所述单晶热电材料包括Mg3+δBi2-x-ySbxTey，其中-0.2≤δ≤0.5，0≤x≤0.7，0≤y≤0.2；
8.根据权利要求7所述的单晶热电材料，其特征在于，所述单晶热电材料包括N型单晶热电材料或P型单晶热电材料中的至少一种。
9.一种柔性热电材料，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述制备方法制得的单晶热电材料或权利要求7-8任一项所述的单晶热电材料。
10.一种热电器件，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述制备方法制得的单晶热电材料或权利要求7-8任一项所述的单晶热电材料或权利要求9所述的柔性热电材料。
...【技术特征摘要】
1.一种单晶热电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：于保护气氛下，制备原料经高温保温处理，降温后，得到所述单晶热电材料；其中所述制备原料包括镁源和铋源；所述降温速率包括0.1-15℃/h。
2.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述镁源包括单质镁；和/或，所述铋源包括单质铋；
3.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述高温保温处理中，温度为850-1300℃；和/或，所述高温保温处理中，保温时间为10h以上；
4.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法中：制备原料于热处理炉内经高温保温处理，以0.1-15℃/h的降温速率降温至100-700℃后，再随炉冷却至15-50℃，得到所述单晶热电材料。
5.根据权利要求1所述的单晶热电材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法中：所述降温后，...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛俊，赵鹏，马晓静，张倩，曹峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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