热电材料和器件3D打印过程中关键科学问题的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51772232
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    鄢永高
  • 依托单位：
    武汉理工大学
  • 学科分类：
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

To overcome the drawbacks of the traditional fabrication techniques for thermoelectric(TE) modules, such as long route, considerable material’s loss and high cost, this proposal aims to develop a simple and low-cost method for producing the thermoelectric modules by 3D printing technique. The key scientific problems concerning this process will be investigated systematically. Based on the Selective Laser Melting(SLM) fabrication of TE materials, the fundamental physical and chemical process during the interaction between laser and TE powders will be.investigated in details. Also, it will be studied the manipulation of the SLM processing parameters and their effects on the materials chemical compositions, phase compositions, microstructures and the TE transport properties. Focusing on several kinds of typical TE materials, the proposal will establish SLM preparation techniques for obtaining materials with high TE performance and also superior mechanical properties. The research of the project will serve as a theoretical guide and a technical support for the additive manufacturing of TE materials and modules.
针对传统热电器件制备过程中工艺路线长、材料利用率低和成本高等缺点，本项目旨在开发热电器件的3D打印一步低成本制备技术，对热电器件3D打印过程中的关键科学问题进行系统研究。以选区激光熔化技术制备热电材料为出发点，本项目将揭示选区激光熔化过程中热电材料粉体和激光相互作用的基本物理和化学过程，阐明选区激光熔化工艺参数对材料化学组成和相组成、微观结构以及热电传输性能的影响规律和调控原理，以几种典型热电材料体系为突破口，建立具有优异热电性能和力学性能材料的选区激光熔化制备工艺，为热电材料及器件的增材制造技术提供理论指导和技术支撑。

结项摘要

针对传统热电器件制备过程中工艺路线长、材料利用率低和成本高等缺点，本项目旨在开发热电器件的3D打印一步低成本制备技术，对热电器件3D打印过程中的关键科学问题进行系统研究。本项目以p型BiSbTe、n型BiTeSe、SnTe、CoSb3和ZrNiSn为研究对象，揭示了选区激光熔化非平衡过程中热电材料粉体和激光相互作用的传热和传质等物理和化学过程，阐明了选区激光熔化非平衡过程中材料相转变和微观结构的形成机制，以及对热电传输性能的影响规律，建立了选区激光熔化非平衡制备热电材料的新技术。开发出的p-BiSbTe和n-BiTeSe材料的热电性能优异，在室温附近ZT值分别高达1.0和0.7，同时力学性能得到大幅度提升，抗压强度分别高达90 MPa和80 MPa。本项目为热电器件的3D打印制造奠定了技术基础。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
3D Printing of highly textured bulk thermoelectric materials: mechanically robust BiSbTe alloys with superior performance
高纹理体热电材料的 3D 打印：具有卓越性能的机械坚固的 BiSbTe 合金
  • DOI：
    10.1039/c9ee02044f
  • 发表时间：
    2019-10
  • 期刊：
    Energy & Environmental Science
  • 影响因子：
    32.5
  • 作者：
    Qiu Junhao;Yan Yonggao;Luo Tingting;Tang Kechen;Yao Lei;Zhang Jian;Zhang Min;Su Xianli;Tan Gangjian;Xie Hongyao;Kanatzidis Mercouri G.;Uher Ctirad;Tang Xinfeng
  • 通讯作者：
    Tang Xinfeng
One-step ultra-rapid fabrication and thermoelectric properties of Cu2Se bulk thermoelectric material
Cu2Se体热电材料的一步超快速制备及其热电性能
  • DOI：
    10.1039/c9ra01008d
  • 发表时间：
    2019-01-01
  • 期刊：
    RSC ADVANCES
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Hu, Tiezheng;Yan, Yonggao;Tang, Xinfeng
  • 通讯作者：
    Tang, Xinfeng
Rapid fabrication and thermoelectric performance of SnTe via non-equilibrium laser 3D printing
通过非平衡激光 3D 打印快速制造 SnTe 并提高热电性能
  • DOI：
    10.1007/s12598-018-1019-9
  • 发表时间：
    2018-04
  • 期刊：
    RARE METALS
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Tian-Le Chen;Chuang Luo;Yong-Gao Yan;Ji-Hui Yang;Qing-Jie Zhang;Ctirad Uher;Xin-Feng Tang
  • 通讯作者：
    Xin-Feng Tang
Thermoelectric properties of phase separated Ti substituted Zr0.75Hf0.25NiSn0.985Sb0.015 half-Heuslers
相分离Ti取代Zr0.75Hf0.25NiSn0.985Sb0.015半Heuslers的热电性能
  • DOI：
    10.1016/j.pnsc.2019.12.007
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    Progress in Natural Science: Materials International
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Rizwan Akram;Yonggao Yan;Mozaffar Hussain;XiaoyuShe;Xinfeng Tang
  • 通讯作者：
    Xinfeng Tang
Novel Ge-Sb-Te thermoelectric materials: A demonstration for an efficient diffusion couple technique in expediently exploiting new thermoelectric materials
新型Ge-Sb-Te热电材料：高效扩散耦合技术在新型热电材料开发中的示范
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2019.05.119
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Jian Zhang;Yonggao Yan;Hongyao Xie;Ting Zhu;Cheng Zhang;Junhao Qiu;Lei Yao;Xinfeng Tang
  • 通讯作者：
    Xinfeng Tang

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其他文献

Mg-Si-Sn基热电器件电极材料的优化选择与连接工艺
  • DOI：
    10.15541/jim20140623
  • 发表时间：
    2015-05
  • 期刊：
    无机材料学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘桃香;唐新峰;苏贤礼;鄢永高
  • 通讯作者：
    鄢永高
快速非平衡技术制备ZrNiSn及其纳微结构与热电性能
  • DOI：
    10.14062/j.issn.0454-5648.20200575
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    硅酸盐学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨东旺;罗婷婷;苏贤礼;鄢永高;唐新峰
  • 通讯作者：
    唐新峰

其他文献

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鄢永高的其他基金

组合材料学方法设计和优化新热电化合物的研究
  • 批准号：
    51401153
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
    25.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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