section Accueil Production, Amateur Radio amateur avions de modèle, fusée Utile, divertissant	maître furtif électronique physique de la technologie invention	espace Mystery Mystères de la Terre Secrets de l'océan infiltration section Carte
Utilisation de matériel est autorisé à titre de référence (pour les sites - hyperliens)

invention
Fédération de Russie Patent RU2295801

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN DISPOSITIF DE CONVERSION DIRECTE DE L'ÉNERGIE THERMOÉLECTRIQUE

Nom de l'inventeur: Nick Michael K. (Etats - Unis)
Le nom du titulaire du brevet: Nick Michael K. (Etats - Unis)
Adresse de correspondance: 103735, Moscou, ul. Ilinka, 5/2 "Soyuzpatent" N.N.Vysotskoy
Date de début du brevet: 06.09.2002

Utilisations: dans les dispositifs pour la conversion directe et inverse de la chaleur en électricité (générateurs thermoélectriques, refroidisseurs, pompes à chaleur). EFFET: augmentation de l'efficacité de la conversion de l'énergie. RÉSUMÉ: pour la fabrication de type p branche et / ou de type n branche en utilisant une composition contenant du magnésium, du silicium, du plomb et de baryum. La composition contient également un ou plusieurs autres matériaux de dopage.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d' un dispositif de conversion d'énergie thermo - électrique directe, à l' aide duquel le rendement de conversion énergétique de la chaleur en électricité augmente de manière significative , et vice - versa, et qui est dirigé vers la substance, pour la fabrication d' un dispositif de conversion d'énergie thermo - électrique directe.

Lors de l'utilisation de la technologie de la métallurgie des poudres pour produire la composition ci-dessus de la matière devrait prendre en compte les derniers développements de l'Institut national des normes et de la technologie - NIST (NIST). nouveau programme de développement de la technologie, ou invention, intitulé: "Synthèse des Beaux-Powder polycristallins Bi-Se-Te, Bi-Sb-Te et Bi-Sb-Se-Te Alliages pour applications thermoélectriques», publié dans J. Terry Linch Juin 1996 . dans la publication de la Société internationale thermoélectrique: "Thermoelectric Nouvelles". Précurseurs d'alliages ayant la composition générale: Bi-Se-Te, Bi-Sb-Te et Bi-Sb-Se-Te sont synthétisés en utilisant le processus de co-dépôt aqueux et complexes métalliques organiques. La régénération permet d'obtenir des précurseurs d'hydrogène alliages sous la forme d'une fine poudre polycristallin. Ce procédé est plus simple que le procédé de fusion classique, et donne un rendement de 88-92% en laboratoire. La nouvelle méthode permet de réduire le coût de l'équipement, les matériaux et la main-d'œuvre, en raison de la préparation directe de poudres fines, ce qui élimine ainsi les fraiseuses et tamisage étapes nécessaires après le traitement à l'état fondu. Synthèse du précurseur à une température inférieure à 100 ° C dans une solution aqueuse de produits chimiques couramment disponibles. synthèse d'alliage à 300-400 ° C, qui est inférieure à la température de fusion du traitement, fournissant un rendement de 88% du niveau théorique. Ainsi, une transition vers la production en continu en utilisant la technologie classique en ligne réacteur chimique. Ce nouveau développement ou de l'invention améliore l'efficacité et la rentabilité de la production de dispositifs de refroidissement thermoélectrique à semi-conducteurs et des dispositifs de refroidissement. Par conséquent, il vaut probablement la peine d'explorer davantage ces nouveaux développements afin d'adapter ou de les distribuer aux composés qui sont à la base des modes de réalisation de la présente invention. Une telle approche permettrait essentiellement d'éliminer le principal inconvénient de la technique de métallurgie des poudres, en particulier associée à une contamination indésirable ou de dopage des impuretés de la composition, à savoir Fe fer qui entre dans la composition des billes d'acier utilisées pour le broyage, et le boîtier en acier du broyeur planétaire à billes . Ceci est réalisé en éliminant l'utilisation d'un broyeur à boulets planétaire, puisque ne sont plus nécessaires pour effectuer le broyage et la pulvérisation ou la composition de l'alliage. En outre, la nouvelle technologie développée au NIST, s'adapter avec succès aux compositions présentées et revendiquées ici, et permettra de surmonter ou d'éliminer les technologies métallurgiques inhérentes principaux inconvénients de fusion mentionnés ci-dessus. Ces inconvénients associés à la nécessité d'agitation ou de vibration alimentation des constituants dans le processus de fusion afin d'obtenir un alliage homogène, mais aussi à l'exigence de faire fondre les ingrédients sous argon ou de l'hélium à une pression relative comprise entre 2 et 30 atmosphères physiques, il est nécessaire de supprimer la perte de magnésium, et ainsi de manière à obtenir la composition stoechiométrique de l'alliage.

Thermoélectricité ou thermoélectriques, comme on l'appelle maintenant, est apparu après la découverte en 1821 par Johann Seebeck Thomas d'effet de premier thermoélectrique, qui a depuis été connu comme l'effet Seebeck et est caractérisé par le coefficient Seebeck. En 1833, Peltier a découvert le deuxième effet thermoélectrique, qui a depuis été connu comme l'effet Peltier. Seebeck a découvert qu'une aiguille d'une boussole peut dévier lorsqu'il est placé à proximité d'une boucle fermée, faite de deux métaux différents, lorsque l'une des deux jonctions est maintenue à une température plus élevée que l'autre. Il est possible d'établir le fait qu'entre ces deux transitions il y a une différence de tension est générée ou si la différence de température entre eux. Ce phénomène dépend de la nature des métaux. Peltier a constaté que la jonction des différents métaux, il y a un changement de température, accompagnée de l'absorption ou de dégagement de chaleur lors de la transition au moyen d'un courant électrique. En 1838 g. Lenz a proposé l'absorption d'explication ou d'un phénomène de génération de chaleur à travers la jonction, en fonction de la direction du courant. En outre, Sir William Thomson, alors connu sous le nom de Lord Kelvin, qui, avec le physicien allemand Rudolf Julius Emmanuel Clausius est devenu célèbre dans le milieu du XIXe siècle, grâce à la formulation des première et deuxième lois de la thermodynamique, mais aussi grâce à la découverte et à l'établissement du concept d'entropie, et a fait des contributions importantes à développement de la thermoélectricité. Il a découvert un troisième effet thermo-électrique: effet Thomson, qui concerne le chauffage ou le refroidissement d'un seul conducteur homogène est influencé par le gradient de température. Il a apporté quatre équations qui relient les trois effets, à savoir le coefficient Seebeck, Peltier et Thomson. Ces équations sont connues dans l'art comme les relations de Kelvin et se retrouvent dans tout manuel standard sur thermoélectricité, ou la conversion directe d'énergie. Thermoélectricité, par ailleurs, développé de manière significative en 1885, lorsque Lord Rayleigh a examiné la possibilité et a suggéré d'utiliser l'effet Seebeck pour générer de l'électricité. Une étape importante dans la théorie générale de la thermoélectricité, en particulier, permet une meilleure compréhension des usages et des applications de ce phénomène possibles pour convertir directement la chaleur en électricité, et vice-versa, a été observé en 1911, grâce à la Altenkirchen. Il a créé une théorie satisfaisante de la thermoélectricité pour la production d'énergie et de refroidissement. Ses arguments réduits à celle pour une meilleure efficacité coefficient de Seebeck ou de puissance thermo-électrique, comme on l'appelle à présent, il devrait être aussi élevée que possible, à savoir la conductivité électrique doit être aussi élevée que possible, tandis que la conductivité thermique doit être aussi possible faible. Sur cette base, nous obtenons l'équation pour le facteur de puissance: PF = S ² = S ² / Lorsque le coefficient S = Seebeck ou de puissance thermoélectrique, = Conductivité et = Résistivité électrique, et le coefficient de la quantité d'énergie nécessaire pour augmenter autant que possible, ou maximisée, et k = conductivité thermique, dont la valeur doit être réduite autant que possible, ou minimisée. Altenkirch suite trouvé l'équation suivante:

où l'exposant Z est connu comme la figure thermoélectrique du mérite, et a une dimension de K ^-1. Cette équation peut être réduite à une forme adimensionnelle, si vous multipliez pour une valeur de la température absolue T, qui peut être une température de transition chaude du dispositif thermoélectrique. Ceci fournit la base pour l'obtention d'un autre paramètre: la figure thermoélectrique dimension du mérite ZT, qui est le même que Z, les équations peuvent être utilisées dans l'efficacité et l'efficience de la conversion de l'énergie en utilisant tout matériel ou dispositif thermoélectrique.

La période moderne de développement de thermoélectricité a effectivement commencé lorsque l'attention des ingénieurs et des scientifiques axée sur le développement de la technologie des semi-conducteurs. Ces derniers sont définis comme des substances ou des matériaux dont la conductivité électrique est intermédiaire entre les métaux et les isolants. Une comparaison a été effectuée entre les soi-disant minéraux, qui ont été présentés aux semi-conducteurs et les métaux alors connus. Il a été déterminé que les métaux ont l'avantage de leur malléabilité, des propriétés relativement constantes, à savoir pratiquement indépendante de la température, mais aussi la stabilité chimique, tandis que les minéraux ou les semi-conducteurs dans le cas de modérée ou forte dopage présentent une valeur relativement élevée du ratio Seebeck de et ont donc une valeur modeste de la figure thermoélectrique du mérite Z. l'absence de métaux était la faible valeur du coefficient Seebeck des S, la faible valeur de la thermoélectrique indice de qualité Z, et dans le fait que les métaux ont une limite déterminée par la loi de Wiedemann-Franz, rapport de conductivité thermique, qui, est généralement un système électronique, la conductivité. La loi précise qu'une telle attitude en fonction de la température absolue T pour le métal est une ligne droite ou d'une relation linéaire, dont la pente est déterminée par le nombre de Lorenz L. Ainsi, la loi de Wiedemann-Franz pour les métaux peut être exprimée sous la forme suivante:

où _k el = conductivité thermique électronique.

Pour les métaux _k = k el = conductivité thermique totale, étant donné que la valeur de la conductivité thermique en treillis est négligeable, ou bien il peut être négligé.

Les inconvénients des minéraux ou des semi-conducteurs, sont dans leurs propriétés de fragilité en déterminant la dépendance de la température et de l'absence de stabilité chimique. En fait, la dépendance des propriétés de semi-conducteurs sur la température était toutes les études théoriques concernant leur efficacité, la qualité, l'efficacité de la conversion de l'efficacité énergétique de la puissance générée et la consommation d'énergie, la quantité de chaleur absorbée ou retirée à la jonction froide, la quantité de chaleur enlevée, absorbée ou transférée à la jonction chaude, lorsqu'il est utilisé comme matériaux thermoélectriques, ou thermocouples, qui se manifeste beaucoup plus compliquée que celle des métaux. Ainsi, on pense que les métaux les plus appropriés pour une utilisation en tant que fils de thermocouple, alors que les semi-conducteurs sont considérés comme un matériau approprié pour la production d'un petit modules qui forment la base de thérmiques, les jambes ou les broches des dispositifs thermoélectriques. Il convient de souligner que bon nombre des difficultés technologiques que les chercheurs ont rencontrées dans la thermoélectricité émanent du fait que les dispositifs thermoélectriques comportent des modules, ou thermocouples, en semi-conducteurs, qui ne disposent généralement pas de la flexibilité, la résilience et la stabilité chimique des métaux.

De nouveaux progrès dans le développement de la thermoélectricité a eu lieu dans les années 1930, lorsque les semi-conducteurs synthétiques ou composés ont d'abord été étudiés. En 1947, Maria Telkes conçu et construit un générateur de puissance thermoélectrique avec un rendement de conversion de puissance de 5%. Puis, en 1949, il a développé la théorie de la thermoélectricité Ioffe Semiconductor. Il a écrit deux livres avancés: "Physique des semi-conducteurs" et "Semiconductor thérmiques et de refroidissement thermoélectrique." Semi-conducteurs en fait des substances ou des matériaux ayant un niveau intermédiaire entre la conductivité des métaux et des isolants. L'amélioration de la conductivité électrique des semi-conducteurs peut normalement être obtenue en augmentant le nombre de porteurs de charge libres dans celle-ci. Ceci peut être réalisé en introduisant dans les atomes semi-conducteurs élément étranger, un composé ou un matériau qui est communément appelé agent dopant, ou une impureté correspondant, en une quantité appropriée, ou en pourcentage. Ce dernier procédé est entrée dans un des atomes d'éléments étrangers ou des impuretés à un semi-conducteur est appelé dopage. Dans ce dopage est effectué de façon à amener la concentration des porteurs de charge libres dans le semi - conducteur à un niveau de 1 × ¹⁸ Octobre à 5 × ²⁰ octobre porteurs par centimètre cube à la température ambiante. semi - conducteurs dopée avec un porteurs libres ordre ^Octobre 18 transporteurs par centimètre cube sont considérés comme "facilement dopé" semi - conducteur avec la concentration des porteurs de charge libres de l'ordre de ^Octobre 19 transporteurs par centimètre cube appelé «modérément dopé» , tandis que le semi - conducteur avec la concentration des porteurs de charge libres d'environ 10 ²⁰ porteurs par centimètre cube sont connus comme les semi - conducteurs "fortement dopées". Il convient de noter que le facteur de puissance S ^2, ou , Obtenu à la concentration maximale des porteurs de charge libres autour de ^Octobre 19 transporteurs par centimètre cube. De même, la figure thermoélectrique de mérite la qualité de Z et d' obtenir le maximum à environ la même concentration de porteurs de charge libres ^Octobre 19 transporteurs par centimètre cube. Ces ratios sont ou règles approximatives de pouce qui sont applicables à tous les semi-conducteurs en général, mais peuvent varier quelque peu selon le type de semi-conducteur.

La plupart des semi-conducteurs sont non-élémentaire ou synthétique, à savoir les composés et généralement faible à modérée valeur énergétique de la zone d'exclusion. Les éléments semi-conducteurs utilisés antérieurement avec un grand numéro atomique et le poids atomique. Cela a été fait délibérément pour sélectionner des cellules ayant la possible conductivité thermique plus faible, optimisant ainsi la figure thermoélectrique du mérite. Cette règle a été utilisée, consistant dans le fait que le nombre atomique plus élevé et le poids atomique d'un élément est élevé, plus sa conductivité thermique. Ceci, à son tour, conduit à "lourd critère de sélection d'éléments." Conformément à ce critère, il est nécessaire de choisir et de donner la préférence aux éléments de poids atomique élevé, à savoir des éléments lourds par rapport aux autres éléments plus légers, car on peut supposer qu'un tel élément serait possible la conductivité thermique la plus faible. En conséquence, il a été possible d'obtenir le plus possible la figure thermoélectrique du mérite. Les arguments de ce genre ont été très fréquents et fructueux dans les années trente, quarante et cinquante et distribué sans la moindre ombre d'un doute par le Ioffe. Ils ont certainement lancé un projet de recherche qui a conduit à la sélection de deux des matériaux thermoélectriques les plus efficaces et les plus couramment utilisés à ce jour, le bismuth tellurure Bi ₂ Te ₃ et PbTe tellurure de plomb. Tout d'abord je reçus depuis une large utilisation dans la réfrigération thermoélectrique, ou les installations de refroidissement, tandis que le dernier utilisé avec succès pour le refroidissement thermoélectrique et la production d'énergie thermoélectrique. Toutefois, une telle approche ou d'un concept qui est basé sur le fait que plus la conductivité thermique de la cellule, plus le poids atomique et le numéro atomique ne sont pas nécessairement valables pour l'ensemble du tableau périodique. Cette déclaration est donc que partiellement vrai. Sa validité devient plus visible et accentué, en commençant par la colonne représentant les éléments du groupe IVB, lors du déplacement vers le bas pour les lignes les plus basses, et lors du déplacement vers la droite, pour regrouper les éléments VB et VIB. Ainsi, malgré les premiers succès dans les années trente, quarante et cinquante dans la sélection des bons éléments thermoélectriques et indicateur des composés ou le concept d'élément lourd de choix est pas universel pour tous les éléments du tableau périodique. Ceux-ci plus tôt observation, concept ou composant, outre le fait qu'ils ont permis d'identifier et d'obtenir deux meilleurs au moment de la matière dans le domaine de la thermoélectricité, en même temps et a permis d'identifier ou de trouver la somme de cinq, principalement lourd, éléments, à savoir: le plomb, le bismuth, l'antimoine, le tellure et le sélénium. Tous ces cinq éléments, et ayant une faible conductivité thermique, ont conduit à des progrès dans le développement de la thermoélectricité dans les années trente, quarante et cinquante, à savoir dans le refroidissement thermoélectrique, et la production d'énergie thermoélectrique. Ainsi, en utilisant l'indicateur ci-dessus ayant été ensuite développé ou semi-conducteurs plus synthétiques ou semi-conducteur constituant le composé. Quelques exemples peuvent être représentés par séléniure de plomb, de l'antimoniure de plomb, de tellurure séléniure de plomb, du plomb antimoniure de séléniure, de l'antimoniure de bismuth, le séléniure de bismuth, le tellurure d'antimoine, l'argent antimoniure de tellurure de bismuth tellurure séléniure de bismuth et de l'antimoniure de séléniure.

Ainsi, étant donné que la conductivité électrique d'un semi - conducteur a être généralement augmenté afin d'obtenir la valeur maximale de la figure thermoélectrique: PF = S ² = S ² / , Les semi-conducteurs doivent généralement être modérément ou fortement dopée. En outre, afin d'obtenir la valeur maximale et l'indicateur de qualité thermo-électrique:

et la conductivité thermique doit être réduite ou réduite dans la mesure du possible. Pour ce faire, utiliser le «critère de sélection d'éléments lourds" Ioffe, qui a été mentionné plus tôt dans cette description, la sélection des éléments de la table périodique, mais aussi envisager la possibilité d'utiliser les cinq éléments, occupant le septième ou le bas ligne, et appartenant simultanément aux groupes FVB, VB, VTB, VTIB et VHI de la table périodique. Ces cinq éléments possèdent des cinq plus grands nombres atomiques possibles dans le tableau périodique des éléments, à savoir 100, 101, 102, 103 et 104, et ont des valeurs respectives de composants de poids atomiques respectivement 257, 258, 259, 262 et 261. Les noms correspondants de ces éléments: fermium ultracourtes, mendelevium Md, nobelium Non, Lr lawrencium et Dubna Unq respectivement. Ces noms sont recommandés par l'Union internationale de chimie pure et appliquée, UICPA (IUPAC) et modifiés conformément aux propositions des chercheurs, Berkeley (Etats-Unis). Les cinq éléments ci-dessus, avec le numéro atomique et le poids atomique valeurs les plus élevées dans le tableau périodique, malheureusement, ne convient guère à notre but, à savoir pour la conversion d'énergie thermoélectrique. Tous sont produits synthétiquement, des éléments radioactifs à vie courte - métaux et donc devraient être jetés. En conséquence, il est nécessaire de prêter attention aux cinq éléments, situés directement au-dessus des éléments mentionnés ci-dessus de ultracourtes, Md, No, Lr et Unq dans la 6ème ligne. Ainsi, il est possible de trouver ou d'identifier cinq nouveaux éléments, dont, respectivement, il est possible de choisir le matériau idéal ou mieux semi-conducteur thermo-électrique. Ces éléments sont le plomb, le bismuth, le polonium, astate et le radon. Rn Le radon est un élément radioactif gazeux lourd et par conséquent, il ne peut pas être vu. A astate est un élément radioactif très instable et il et devrait être supprimé. Po Polonium est un phénomène naturel radioactif élément - métal, et il et doit être exclu de choix possibles. Par conséquent, seul le plomb bismuth conservé Pb et Bi avec les numéros atomiques 83 et 82 et un poids atomique de 208,98 et 207,2, respectivement, qui peuvent être utilisés comme éléments semi-conducteurs thermoélectriques idéaux ou matériaux. Dans le même temps tous les physiciens qui ont travaillé à cette époque dans le domaine de la thermoélectricité, à la fois dans la recherche théorique et des travaux expérimentaux au cours qui se réfère très probablement à l'Ioffe AF, a dû tenir compte du fait que la préparation d'alliages ou de produit de réaction de bismuth ou Le plomb avec tellure, qui est un élément semi-conducteur non-métallique fournit une connexion, sont certainement les semi-conducteurs. En outre, à la suite de la réaction ou d' alliage de bismuth et de plomb avec le composé de tellure de bismuth tellure de Bi ₂ Te _3, et le tellurure de plomb, PbTe, respectivement, ce qui permet de réduire davantage la conductivité thermique des composés résultants et l' amener à une valeur intermédiaire entre les valeurs de la conductivité thermique des ingrédients de départ . Ainsi, grâce à l'alliage de bismuth avec le tellure, la première conductivité thermique peut être réduit à une certaine valeur intermédiaire entre les valeurs de la conductivité thermique du bismuth et du tellure. Bien que le plomb, à la différence des expositions de bismuth propriétés plus métal que le semi-conducteur, ce qui rend difficile dans le passé pour l'identifier comme un matériau thermoélectrique potentiel, même lorsque l'alliage ou de réactions il avec le tellure, son utilisation est autorisé à recevoir d'autres sont des semi-conducteurs synthétiques importants ou des composés à base de semi-conducteurs propriétés thermoélectriques exceptionnelles ou uniques, qui est, tellurure de plomb PbTe. Alors que le tellurure de bismuth est mieux connu grâce à son utilisation plus répandue et prédominante dans la réfrigération thermoélectrique, tellurure de plomb, en dépit de la rude concurrence des alliages silicium-germanium, à savoir _Si 0,7 Ge 0,3, jusqu'à l'heure actuelle , permet d'obtenir les meilleurs matériaux pour thermoélectrique la production d'énergie. Ces deux matériaux ou composés semi - conducteurs synthétiques, à savoir, Bi ₂ Te ₃ et PbTe, étaient, sans la moindre ombre d'un doute, la base du succès et de triomphe en thermoélectricité aux années soixante. En conclusion, le premier réfrigérateur thermoélectrique, ou pompe à chaleur construit en 1953, au tout premier générateur de puissance thermoélectrique avec une efficacité de 5% a été créé en 1947 par Maria Telkes.

La plupart des semi-conducteurs ont une faible à modérée des valeurs des écarts de bandes d'énergie. intervalle de bande d'énergie est le facteur le plus important qui doit être pris en compte dans la conception de l'étude ou la synthèse de tout nouveau matériau semi-conducteur, avec ou utilisation potentielle pour la conversion de l'énergie thermoélectrique directe. La largeur de l'intervalle de bande d'énergie est le principal indicateur de la sélection des matériaux thermoélectriques, puisque la valeur de l'énergie de bande interdite est nécessaire pour enlever un électron d'un électron localisé liaison orbital et relever le niveau de conductivité. Matériau avec un faible intervalle de bande d'énergie est indésirable, car cela conduit au fait que le matériau devient non allié dégénéré ou à une température relativement faible. Selon une formule développée par Pierre Agren, la largeur de l'énergie inférieure de la bande interdite du matériau, plus la température à laquelle le matériau est non allié ou dégénéré, et par conséquent ne convient pas pour la conversion d'énergie thermo-électrique. La raison de ce phénomène est que, lorsqu'un matériau devient dégénérée électrique à la fois sa conductivité augmente et la conductivité thermique, mais son pouvoir thermoélectrique, qui est élevée à l'exposant 2 et est sensiblement réduite, ce qui affecte défavorablement la qualité de l'affichage. Encore une fois Agrena de formule, on peut voir que plus la bande d'énergie interdite du matériau, plus la température de jonction chaude maximale à laquelle un dispositif contenant un tel matériau peut être utilisé tout en conservant des valeurs élevées de la figure thermoélectrique du mérite. Un dispositif dans lequel à la fois la température maximale de la jonction chaude et la figure thermoélectrique du mérite est suffisamment élevé, et aura un rendement de conversion énergétique globale élevée. D'autre part, il est très large bande d'énergie interdite est indésirable parce qu'il implique une plus grande difficulté d'enlever des électrons de liaison orbitales localisées dans la bande de conduction. Par conséquent, l'écart de bande d'énergie modérée, à savoir environ 0,6 électron-volt, est adéquat pour la conversion de l'énergie thermoélectrique directe. Ce chiffre a été suggéré par Pierre Agren comme l'une des caractéristiques des bons matériaux thermoélectriques. Le tableau suivant montre les lacunes de la bande d'énergie de divers composés intermétalliques semi-conducteur ou semi-conducteurs synthétiques et les composants semi-conducteurs et des éléments connexes - métaux.

Le composé ou d'un élément	la bande interdite d'énergie	Le composé ou d'un élément	la bande interdite d'énergie	Le composé ou d'un élément	la bande interdite d'énergie
Ca 2Si	1.9	PbS	0,37	-LaSi 2	0,19
Ca 2 Sn	0,9	InSb	0,27	Ossi 2	1.4
Ca 2 Pb	0,46	InAs	0,47	Os 2 Si 3	2.3
Mg2Si	0,78	AlSb	1.6	Ge Ru 23	0,34
Mg 2 Ge	0,70	GaSb	0,8
Mg2Sn	0,36	Resi 2	0,12
Mg 2 Pb	0.10	FeSi 2	0,9
BaSi 2	0,48	Ru 2 Si 3	0,9
MNSI 1,73	0,67	si	1.1
CrSi2	0,35	Ge	0.60
Si x Ge 1-x	0,7	Sn	0.10

Ainsi, la plupart des semi-conducteurs, en particulier des semi-conducteurs utilisés dans le domaine de thermoelectricity, ont normalement faible à modérée des valeurs de largeurs de bande d'énergie et sont choisis ou préparés de telle sorte qu'ils ont un poids atomique élevé afin de réduire la conductivité thermique. Beaucoup de semi-conducteurs sont soit doux ou cassants, ont des liaisons chimiques covalentes, et sont peu chimiquement instables, ou réagir avec l'oxygène atmosphérique et de l'humidité, et ont une faible à modérée des points de fusion.

En 1956, Joffe considéré l'idée de la fusion ou la formation de solutions solides de composés isomorphes semi-conductrices pour réduire la conductivité thermique des matériaux thermo-électriques. Ce phénomène se produit par suite de l'interaction phonon-phonon et la dispersion résultante phonon-phonon, dont la proportion augmente avec la température, simplement en raison du fait qu'une grande quantité de phonons. De l'avis des phonons au moyen de la mécanique quantique ce type de diffusion phonon-phonon est décrit comme l'absorption ou l'émission d'un phonon par un autre phonon. Ainsi, lorsque le vzamodeystviya phonon phonon tomber ou qui entre dans un phonon augmente son énergie par interaction avec un obstacle, et l'absorption d'un phonon. L'émission d'un phonon est similaire, sauf que l'incident ou qui entre phonon perd l'énergie, et l'obstacle représenté par le phonon émis.

La deuxième source la plus importante de la diffusion des phonons généré en raison de défauts ponctuels. Un défaut ponctuel signifie simplement que l'un des atomes constituant le cristal est différent de tous les autres. Un défaut de point est, par définition, est très petit et a peu ou pas d'effet sur les phonons de longue longueur d'onde ou de faible énergie. Mais phonons avec courte longueur d'onde et de haute énergie sont fortement dispersés par des défauts ponctuels. Le défaut de tout genre conduit à la dispersion des phonons, mais le type le plus important du point défaut de matériaux thermoélectriques est habituellement un atome avec le poids, très différent du poids du cristal hôte.

Lorsque la différence principale entre le défaut de point et le cristal hôte représenté par la masse de l'atome, la dispersion est souvent désignée comme "la diffusion d'alliage", "diffusion due aux fluctuations de poids» ou «diffusion d'alliage en raison de fluctuations de poids." De même, lorsque la principale différence entre le défaut de point et le cristal hôte est le volume occupé par une diffusion d'atomes est appelé «diffusion due aux fluctuations du volume» ou «diffusion d'alliage en raison des fluctuations de volume." En règle générale, la principale différence entre le défaut ponctuel et le cristal hôte est connecté simultanément à la masse et le volume de l'atome. Ainsi, généralement en même temps la diffusion se produit en raison de fluctuations de poids et la diffusion en raison des fluctuations de volume. Par conséquent, le terme «diffusion d'alliage» désigne généralement une diffusion phonon-phonon au même point défaut de temps en raison de la masse et de volume, les fluctuations ou les différences entre les défauts ponctuels et les atomes hôtes du cristal. La diffusion de Les termes en raison de la masse et le volume des fluctuations "ou" diffusion d'alliage "est habituellement utilisé de préférence en comparaison avec le terme« diffusion point de défaut »lorsque les atomes de défauts ponctuels sont présents dans des parties suffisamment importantes dans le mélange ou l'alliage qui est composé d'atomes du cristal hôte et les atomes de défauts. Mais l'idée ou le principe reste le même, si le réseau est en effet uniforme, phonons trajectoire est soumis à une très légère dispersion. Dans le même temps, lorsque la grille contient une quantité substantielle de défauts, les phonons sont soumis à une forte dispersion.

RESUME DE L'INVENTION

Conformément à un mode de réalisation de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, consistant en retrait de type p, de type n drain, une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation de la composition pour la fabrication de type n vidange et / ou de drain p le type de dispositif, dans lequel la composition comprend du magnésium, du silicium, du plomb et de baryum, et contient éventuellement un ou plusieurs autres matériaux de dopage. La composition peut contenir aucun matériau de dopage supplémentaire, ou de matériaux.

- Quatre éléments de base constituant la composition, à savoir Mg, Si, Pb et Ba, sont mélangés entre eux pour effectuer une réaction chimique entre eux pour former un composé. Ainsi, selon un autre mode de réalisation de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, constitué d'enlèvement de type n de type p drain, une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation d'une composition dans la fabrication de type n drain et / ou retrait du dispositif de type p , dans lequel la composition contient de _Mg2Si siliciure de magnésium, dans lequel une partie du magnésium est remplacé par du baryum et une partie du silicium est remplacée par du plomb. Состав, таким образом, представляет собой сплав или твердый раствор интерметаллических соединений, содержащий силицид магния, плюмбид магния, силицид бария и плюмбид бария, в котором состав имеет следующую формулу составляющих:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

где r, (1-r), (1-х) и х представляют атомарные пропорции каждого из элементов барий, магний, кремний и свинец в сплаве соответственно, и в котором состав, в случае необходимости, содержит один или несколько дополнительных легирующих материалов. Состав и может не содержать дополнительный легирующий материал или материалы.

В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения отводы n-типа и р-типа устройства для прямого термоэлектрического преобразования энергии изготовляют с использованием технологии тонких пленок, в котором толщина или длина отводов существенно уменьшены, что приводит к существенному уменьшению общих размеров, а и к увеличению эффективности преобразования энергии устройства.

В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения термоэлементы или отводы n-типа и р-типа заключены внутри очень тонкого слоя материала, покрыты или окружены очень тонким слоем материала, который представляет собой очень плохой проводник как тепла, так и электричества, в котором тонкий слой или капсула не имеет контакт с горячим и холодным переходами, имеет очень незначительный контакт с боковой поверхностью каждого термоэлемента и проходит по всей его длине, в котором контакт или контакты располагаются очень близко к горячему и холодному переходам, в котором капсула имеет круглое, практически квадратное или прямоугольное поперечное сечение, в котором данный материал не реагирует немедленно и в течение длительного времени химически или посредством диффузии с составом, из которого состоят отводы, и в котором материал капсулы имеет очень высокую химическую и механическую стабильность и проявляет значительную устойчивость к воздействию кислот, коррозии и высоких температур.

В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения технологию тонких пленок, технологию изготовления интегральных микросхем и технологию заключения в капсулу используют в комбинации при изготовлении и сборке устройств прямого термоэлектрического преобразования энергии, содержащих данный состав.

На фиг.1 показана блок-схема выполнения основных компонентов устройства для прямого термоэлектрического преобразования энергии; et

На фиг.2 представлена Периодическая таблица Менделеева, в которой выделена основная концепция настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на процесс или способ изготовления устройства для прямого термоэлектрического преобразования энергии, с помощью которого существенно повышается эффективность преобразования энергии из тепла в электричество, или наоборот, как показано на фиг.1. Источники тепловой энергии включают солнечное излучение, ядерный элемент или ячейку, сгорание ископаемого топлива, отбросное тепло бойлера, выхлопные газы газовой турбины или автомобиля и биологические отходы или биомассу.

Настоящее изобретение и относится к составу, который используют при изготовлении устройств для прямого термоэлектрического преобразования энергии.

Настоящее изобретение относится к устройству для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию или наоборот.

Настоящее изобретение относится к способу подготовки составов для прямого термоэлектрического преобразования энергии.

В соответствии с одним вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения способ изготовления устройства для прямого термоэлектрического преобразования энергии, состоящего из отвода или термоэлемента р-типа, отвода или термоэлемента n-типа, горячего перехода и холодного перехода, включает использование состава при изготовлении отвода n-типа и/или отвода р-типа устройства, в котором состав содержит силицид магния, Mg ₂ Si, в котором часть магния заменена барием и часть кремния заменена свинцом, в котором состав, таким образом, представляет собой сплав или твердый раствор интерметаллических соединений, содержащий силицид магния, плюмбид магния, силицид бария и плюмбид бария, в котором состав имеет следующую формулу составляющих:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

где r, (1-r), (1-х) и х представляют атомарные пропорции каждого из элементов барий, магний, кремний и свинец в сплаве соответственно и в котором состав в случае необходимости содержит один или несколько дополнительных легирующих материалов.

Grâce à une sélection rigoureuse des paramètres r et x dans les composantes de la formule, il est possible d'obtenir des compositions ayant un très faible des valeurs de conductivité thermique, la valeur minimale qui devrait être d' environ 0,002 W cm ^-1 K ^-1. La proportion atomique ou moléculaire de l'agent de dopage ou d' impuretés et une concentration de porteurs de charge libres dans la composition du matériau doit de préférence être comprise entre 10 ^-8 -10 ^-1 et 1 10 ¹⁵ et 5 x ²⁰ supports octobre par centimètre cube respectivement. Grâce à un contrôle minutieux à la fois sur le niveau de dopage et de la concentration des porteurs de charge libres, il est possible de maximiser la valeur du facteur de puissance thermo - électrique ² S Ce qui, avec une conductivité thermique minimale d'environ 0,002 W · K ^-1 cm ^-1 devrait raisonnablement conduire à une meilleure figure thermoélectrique de mérite Z au niveau d'environ 10 ^{-2 K -1} en utilisant la composition. Cela devrait garantir que la valeur des générateurs électriques taux d'efficacité de conversion d'énergie thermoélectrique à environ 43%.

Le magnésium peut être utilisé au lieu d'un ou plusieurs éléments autres que le baryum. et le silicium peut être utilisé au lieu d'un ou plusieurs éléments en plus du plomb. Le résultat est une composition ayant une complète des composants de la formule chimique. De tels éléments supplémentaires, en particulier le remplacement du magnésium et / ou de silicium, peuvent conduire à une augmentation de la largeur moyenne de l'intervalle de bande d'énergie et de la température moyenne de fusion et, en utilisant la composition résultante. De telles augmentations conduisent normalement à une augmentation correspondante de la température de jonction chaude maximale, qui peut fonctionner à un dispositif de conversion d'énergie thermoélectrique. Cela augmente l'efficacité du cycle de Carnot, mais aussi l'efficacité globale des dispositifs de conversion d'énergie. D'autre part, la substitution supplémentaire de magnésium et / ou de silicium conduit à une réduction ou à des proportions atomiques exactes minimales de baryum et de plomb, qui, sinon, serait nécessaire pour amener la conduction du réseau minimum absolu, mais aussi la conductivité thermique totale. Par conséquent, en raison d'une tendance à augmenter la conductivité thermique de la composition, ce qui est indésirable. Plus la quantité de plomb et de baryum dans la composition de matière, plus la conductivité thermique. Ceci affecte négativement la qualité de la figure thermo-électrique, mais également sur le rendement global de conversion d'énergie. Par conséquent, la proportion atomique minimale de chacun des éléments de baryum et de plomb dans toutes les formules total des composants a été fixée à 10%. Ceci assure que la composition de la conductivité thermique déterminée par les formules complètes, augmente pas de manière significative, mais il apparaît un avantage de la possibilité d'augmenter la température de fonctionnement de la jonction chaude, la puissance thermo-électrique et du facteur de puissance thermo-électrique, qui pourrait fournir des éléments supplémentaires, remplaçant une partie du magnésium et / ou une partie de la le silicium.

Des éléments supplémentaires, le remplacement partiel de magnésium et / ou de silicium, peuvent être considérés comme des substituts simples destinés à une éventuelle hausse du facteur de puissance thermoélectrique et la figure thermoélectrique du mérite, comme indiqué ci-dessus ou bien, en tant que matériaux de dopage, ou des agents destinés à type n formulation ou de type p.

Voici une description détaillée de la méthode de préparation de la composition en utilisant des procédés de fusion métallurgique ou métallurgie des poudres. des procédés de fusion métallurgique dans certaines conditions permettent d'obtenir plus probablement sous la forme d'un matériau cristallin unique, bien qu'il soit très difficile à réaliser. A cet égard, pour obtenir un matériau monocristallin est préférable d'utiliser un procédé d'échange de chaleur connu dans la technique sous HEM (NTU). Préparation de la matière monocristalline est probablement pas aussi important. Par exemple, la production de siliciure de magnésium, Mg ₂ Si , avec une technique de métallurgie des poudres thermo - électrique fournit un matériau ayant des propriétés exceptionnelles et l' indicateur de qualité. Etant donné que la composition est essentiellement composée de siliciure de magnésium, la technique de la métallurgie des poudres est très appropriée pour son utilisation et un procédé le plus recommandé pour la préparation de la composition ainsi. Toutefois, il doit impérativement respecter certaines conditions, par exemple lors de la préparation et au cours de matériau de fonctionnement entraînant prolongée produite par une technique de métallurgie des poudres. Ces conditions comprennent l'exposition à l'oxygène atmosphérique, ce qui empêche tout type de préparation d'une composition et d'assurer son bon fonctionnement dans le vide absolu ou, de préférence, dans une atmosphère de gaz inerte, comprenant de préférence l'argon, à une pression prédéterminée supérieure à la pression atmosphérique ou atmosphérique. Ces conditions peuvent être satisfaites en partie grâce à l'utilisation d'un autre mode de réalisation de la présente invention qui est dirigé pour entrer dans l'élément dans la capsule.

Performance et efficacité du dispositif de conversion d'énergie thermoélectrique directe comprenant la composition peut être améliorée en utilisant la méthode fonctionnellement graduée matériaux de FSM ou de la technologie (MGF). Une autre solution consiste à utiliser un segment de la technologie en cascade ou SPM, dans lequel le nombre de cascades, des segments ou étages varie de trois à quatre. et peut utiliser la fabrication d'une technologie intégrée de circuits connus dans la technique, comme la technologie de circuit intégré (IC), dans la fabrication de dispositifs pour la conversion d'énergie thermo-électrique directe comprenant la composition, dans laquelle la pluralité de paires de thermocouples de type p et de type n sont connectés en série et / ou parallèle pour générer un courant électrique d'une intensité et de tension, et par conséquent, toute la puissance, dans le cas des générateurs de puissance thermo-électriques, ou toute capacité de refroidissement ou de chauffage, dans le cas de la réfrigération thermo-électrique et les pompes à chaleur thermo-électriques, respectivement.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, les matériaux dopants supplémentaires pour dispositif d'extraction de type n, tel que défini dans le premier mode de réalisation précédent, comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome, l'iode, le magnésium, le baryum, le lithium, l'or, l'aluminium, l'indium, le fer et / ou de leurs composés.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, les matériaux de dopage supplémentaires pour le retrait du dispositif de type p, tel que défini dans le premier mode de réalisation précédent, comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le cuivre, l'argent, le sodium, le potassium, le rubidium, césium, du bore, du silicium, du plomb et / ou de leurs composés.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention telle que définie dans les trois modes de réalisation précédents, r varie d'une valeur de 0,1 à 0,4, la valeur de (1-r) varie de 0,6 à 0,9, la valeur de x varie 0,1 à 0,3 et la valeur de (1-x) varie de 0,7 à 0,9, la proportion atomique ou moléculaire de la matière de dopage ou de matériaux dans les gammes d'alliages de 10 ^-8 à 10 ^-1, et la valeur de la concentration libre support est comprise entre 1 x 10 ¹⁵ à 5 x ²⁰ octobre porteurs par centimètre cube.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, consistant en retrait de type p ou d'un drain du thermocouple de type n ou thermoélément, d'une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation d'une composition dans la fabrication de type n vidange et / ou le retrait du dispositif de type p dans lequel la composition comprend du siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacé par du baryum et une partie du silicium est remplacée par du plomb, dans laquelle la composition est donc un alliage ou une solution solide, d'un composé intermétallique contenant du siliciure magnésium, plumbide de magnésium, le baryum et le baryum siliciure plumbide, dans laquelle la composition présente les composants de la formule suivante:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

dans laquelle r, (1-r), (1-x) et x représentent les proportions atomiques de chacun des éléments du baryum, du magnésium, du silicium et du plomb dans l'alliage, respectivement.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention telle qu'elle est définie dans le mode de réalisation précédent, r varie de 0,1 à 0,4, (1-r) varie de 0,6 à 0,9, x varie de 0,1 à 0,3, et (1-x) varie de 0,7 à 0,9.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, consistant en retrait de type p ou d'un drain du thermocouple de type n ou thermoélément, d'une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation d'une composition dans la fabrication de type n vidange et / ou le retrait du dispositif de type p dans lequel la composition sous sa forme la plus générale, comprend du siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacé par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le béryllium, le calcium, le strontium et le baryum, et dans lequel une partie du silicium est remplacée par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe comprenant le germanium, l'étain, le plomb, l'antimoine, le bismuth, le sélénium et le tellure, et dans laquelle la composition présente les composants de la formule générale suivante:

(Be, Ca, Sr, Ba ) 2r Mg _{2 (1-r)} en _{Si1-s (Ge, Sn, Pb} , Sb, Bi, Se, Te) s

dans laquelle la composition a la forme suivante plus précise des composants précités de la formule générale:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

dans laquelle r = u + v + w + z représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du magnésium et dans laquelle s = a + b + c + d + e + f + g représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du silicium, et dans laquelle la composition contient facultativement un ou plusieurs autres matériaux de dopage.

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention, le ou les matériaux de dopage additionnel pour dispositif d'extraction de type n au-dessus du mode de réalisation comprend un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome, l'iode, le magnésium, le baryum, le lithium, l'or, l'aluminium, l'indium, le fer et / ou un ou plusieurs composés de ces éléments.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, le matériau de dopage supplémentaire ou des matériaux pour retirer le dispositif de type p dans le septième mode de réalisation précédent, comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le cuivre, l'argent, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, du bore, du silicium, du plomb et / ou un ou plusieurs composés de ces éléments.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, dans les trois modes de réalisation précédents, r varie de 0,1 à 0,4, (1-r) varie de 0,6 à 0,9, chacun des coefficients de u, v et w varie 0 à 0,3, la valeur de (u + v + w) varie de 0 à 0,3, la valeur de z est égale ou supérieure à 0,1, de modification de la valeur de 0,1 à 0,3, la valeur de (1-s) elle varie 0,7 à 0,9, chacune des valeurs de a, b, d, e, f et g varie de 0 à 0,2, la somme (a + b + d + e + f + g) varie de 0 à 0,2, ayant une valeur égale ou supérieure à 0,1, la proportion atomique ou moléculaire de la matière de dopage ou de matériaux dans les gammes d'alliages de 10 ^-8 à 10 ^-1, et la concentration des porteurs de charge libres est changée de 1 × 10 ¹⁵ à 5 x ²⁰ supports octobre par centimètre cube.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, consistant en retrait de type p ou d'un drain du thermocouple de type n ou thermoélément, d'une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation d'une composition dans la fabrication de type n vidange et / ou le retrait du dispositif de type p dans lequel la composition sous sa forme la plus générale, comprend du siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacé par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le béryllium, le calcium, le strontium et le baryum, et dans lequel une partie du silicium est remplacée par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe comprenant le germanium, l'étain, le plomb, l'antimoine, le bismuth, le sélénium et le tellure, et dans laquelle la composition présente les composants de la formule générale suivante:

(Be, Ca, Sr, Ba ) 2r Mg _{2 (1-r)} en _{Si1-s (Ge, Sn, Pb} , Sb, Bi, Se, Te) s

dans laquelle la composition a ce qui suit, une forme plus concrète par les composantes de la formule générale ci-dessus:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

dans laquelle r = u + v + w + z représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du magnésium et dans laquelle s = a + b + c + d + e + f + g représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du silicium.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, dans le mode de réalisation ci-dessus, r varie de 0,1 à 0,4, (1-r) varie de 0,6 à 0,9, chacune des valeurs de u, v et w varie de 0 à 0,3, la valeur de la somme de (u + v + w) varie de 0 à 0,3, z est une valeur égale ou supérieure à 0,1, la valeur de s est changée 0,1 à 0,3, la valeur de (1-s) elle varie 0,7 à 0,9, chacune des valeurs de a, b, d, e, f et g varie de 0 à 0,2, la valeur de (a + b + d + e + f + g) varie de 0 à 0,2, et une valeur non inférieure à 0,1.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, les thermoéléments ou les branches, le dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, tel que défini dans les modes de réalisation ci-dessus, à la fois de type n et de type p sont réalisés conformément à la technologie de matériau à gradation fonctionnelle, connue comme méthode SPM dans lequel la composition chimique et / ou un intervalle de bande d'énergie et / ou le niveau de dopage et / ou la concentration des porteurs de charge libres varier de façon continue à partir de la jonction chaude à la jonction froide, dans lequel la conductivité électrique est maintenue constante le long de chacune des thermoéléments.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, les thermoéléments ou les branches, le dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, tel que défini dans le mode de réalisation ci-dessus, sont fabriqués en fonction de la cascade, ou segmentée EFM de technologie, dans lequel le nombre de cascades, des segments ou des étapes varie de trois à quatre et dans lequel l'intervalle de composition chimique et / ou de la bande d'énergie et / ou le niveau de dopage et / ou la concentration des porteurs de charge libres restent constantes le long de chaque segment, ou une étape, mais varier de façon continue d'un étage à l'autre, le long de chaque thermoélément, ou branche, dans lequel le niveau de dopage ou une concentration en impuretés varie d'une valeur inférieure à la jonction froide à une valeur supérieure à la jonction chaude.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, les thermoéléments de type n et / ou de type p ou d'un dispositif fléchit pour la conversion d'énergie thermo-électrique directe, tel que défini dans les modes de réalisation ci-dessus, sont fabriqués selon la technologie des couches minces, l'épaisseur ou robinet longueur de type n et / ou thermoéléments de type p ou de ce fait réduite ou sensiblement réduite, ce qui conduit finalement à une réduction significative ou une diminution de la taille globale, mais aussi d'augmenter le rendement de conversion d'énergie du dispositif.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, les thermoéléments de type n et / ou de type p, ou des branches, telle que définie dans les modes de réalisation ci-dessus, enfermé à l'intérieur du couvert ou entouré d'une couche très mince d'un matériau qui est un très mauvais conducteur de la chaleur et l'électricité, à savoir, est un bon isolant thermique et électrique, dans lequel la couche mince ou d'une capsule n'a pas de contact avec les jonctions chaudes et froides, a très peu de contact avec la surface latérale de chaque thermoélément, et se prolonge de préférence sur toute la longueur de celui-ci, dans lequel le contact ou les contacts sont très proches des jonctions chaudes et froides, dans laquelle la capsule a une section transversale circulaire ou sensiblement carrée ou rectangulaire, dans lequel le matériau ne réagit pas instantanément et au fil du temps par voie chimique ou par diffusion, avec la composition qui se composent de robinets de type n et de type p, dans lequel la matière des capsules présente une très grande stabilité chimique et mécanique, et présente une résistance importante aux acides, à la corrosion et aux températures élevées, et dans lequel la couche mince ou le matériau de la capsule comprend au moins un composé choisi dans le groupe constitué par des carbures, nitrures et l'oxyde de béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, le baryum, le titane, le zirconium, le hafnium, le vanadium, le niobium, le tantale, le scandium, l'yttrium, le chrome, le molybdène, le tungstène, le lanthane et d'autres éléments sont une séquence de lanthanides entre le lanthane et hafnium dans le tableau périodique.

В соответствии с другим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения множество отводов n-типа и р-типа, каждая их пара или соединение, составляющие единое устройство для прямого термоэлектрического преобразования энергии, как определено в вышеприведенных вариантах выполнения, изготовляют и собирают в соответствии с технологией изготовления интегральных микросхем, известной в данной области техники как технология ИС, в которой устройства соединяют последовательно или параллельно или с использованием любой комбинации последовательного или параллельного соединения для генерирования электрического тока любого значения в амперах или силы и напряжения и, следовательно, любой мощности в случае термоэлектрических генераторов или для обеспечения любой нагрузки охлаждения или нагрева в случае термоэлектрических холодильных установок и термоэлектрических тепловых насосов соответственно, способ изготовления и сборки, описанный в настоящем описании, позволяет получить существенное дополнительное уменьшение общего размера, а и позволит в будущем дополнительно увеличить общую эффективность преобразования энергии или коэффициент полезного действия термоэлектрических устройств, независимо от их мощности генерирования энергии, нагрузки охлаждения или нагрузки нагрева.

В соответствии с другим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения все три способа, а именно технологию тонких пленок, технологию изготовления интегральных микросхем и технологию заключения в капсулу используют совместно при разработке, изготовлении и сборке устройств для прямого термоэлектрического преобразования энергии, как определено в предыдущих трех вариантах выполнения, в котором способ или технология заключения в капсулу, или конфигурация и контур самой капсулы, могут быть несколько изменены или модифицированы для адаптации его как к технологии тонких пленок, так и к технологии изготовления интегральных микросхем, которые используют или применяют одновременно при построении и сборке устройств термоэлектрического преобразования энергии.

В соответствии с другим вариантом выполнения или аспектом настоящего изобретения используемый способ приготовления или получения состава, который определен в соответствии с любой из следующих двух формул состава:

ou

et conformément à l'une quelconque des modes de réalisation précédents comprend le mélange des proportions prédéterminées des éléments de départ, qui doivent avoir le plus haut degré de pureté pour empêcher le dopage indésirable, dans lequel les éléments de départ comprennent l'un des éléments magnésium, le silicium, le plomb et le baryum, selon la formule (1) ci-dessus, et en cas de nécessité quelconque de matériau de dopage supplémentaire, ou des matériaux, ou un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le béryllium, le calcium, le strontium et le baryum, mais aussi des éléments tels que le magnésium et le silicium, constituant composé siliciure de magnésium , Mg ₂ Si, et un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le germanium, l' étain, le plomb, l' antimoine, le bismuth, le sélénium et le tellure, selon la formule (2) ci - dessus, et tout autre matériau de dopage supplémentaire, ou des matériaux dans lequel les éléments de départ et les matériaux de dopage supplémentaires, le cas échéant, est utilisé de préférence sous la forme de granulés ou sous forme de poudre finement moulu, et les éléments de chargement de départ et les matériaux de dopage supplémentaires dans le réservoir, un récepteur, un bateau ou un creuset de taille appropriée et la forme constitués d'un matériau qui ne réagit pas chimiquement avec ni ne contamine les constituants de la composition, d'un alliage résultant ou d'une solution solide, empêchant ainsi tout dopage indésirable ou non, dans lequel le matériau est constitué de préférence d'un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le tungstène, le rhénium, le ruthénium, le rhodium, le palladium, le platine, l'or, l'indium, l'osmium, le tantale, le hafnium, le zirconium, le titane, le molybdène, le chrome, le vanadium et le niobium, ou dans lequel le matériau est alternativement composé d'au moins un composé choisi dans le groupe constitué par des carbures, nitrures et l'oxyde de béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, le baryum, le titane, le zirconium, le hafnium, le tantale, le lanthane et d'autres éléments contiennent un groupe des lanthanides entre le lanthane et l'hafnium, l'unité réceptrice, le creuset ou d'un bateau de façon concentrique à l'intérieur de l'incinérateur, dans lequel four fonctionne en utilisant une technologie de solidification avec un gradient de température, dans lequel le four et la technique sont généralement connus comme le four pour faire croître des monocristaux Bridgman et la technologie de la croissance des cristaux Bridgman, respectivement, dans lequel, dans la version standard de la technique de Bridgman utilise une configuration verticale du four et du bateau, ou un creuset, et dans lequel , dans les versions modifiées ou non standard de la technologie utilisant un arrangement horizontal d'un four, et les pompes, d' où le volume intérieur du four ou de la coquille dans laquelle est placé un creuset vertical, ou d'un bateau horizontal, puis complètement évacué à une valeur de pression absolue, de préférence 10 ^- entre ⁴ et 10 ^-6 mm Hg, et est ensuite rempli d'un gaz inerte, de préférence l' hélium ou l' argon, qui est maintenu à une pression relative d'environ 2 à 30 atmosphères physiques, ou 2-30 bar, puis fermé hermétiquement, supprime ainsi la perte excessive de magnésium en raison de sa volatilité élevée par rapport à la volatilité du baryum, du plomb et de silicium, comme les valeurs des ingrédients de base des températures d'ébullition sont 1363 K, 2170 K, 2022 K et 3538 K, respectivement, tandis que la température de fusion du silicium est 1687 K, dans lequel des éléments originaux avec le matériau d'alliage, par conséquent, est chauffé à une température d'environ 15 ° C à 30 ° C supérieure à la température de fusion du silicium, qui est un ingrédient ayant le point de fusion le plus élevé, étant donné que le point commun des trois autres constituants de fusion: le magnésium, le baryum et le plomb sont 923 K, 1000 K et 600,6 K, respectivement, dans lequel les éléments de départ: le magnésium, le baryum, le plomb et le silicium, en tant que dopants et, si elles sont présentes, sont de préférence d'abord chauffé à une température de 1700 K à 1715 K pour assurer une fusion complète du silicium et ensuite maintenu à cette température pendant environ 2-3 heures pour laisser suffisamment de temps pour faire passer les réactions chimiques nécessaires, à savoir la réaction entre le magnésium et chacun des éléments silicium et du plomb, et entre le baryum et chacun des éléments silicium et du plomb, mais aussi en profondeur mélange des composés résultants et la formation d'un alliage homogène, ou une solution solide, qui ne devrait pas être une réaction chimique ou qui ne sont pas censés subir des réactions chimiques directement entre le magnésium et le baryum, ou entre le silicium et le plomb, dans lequel la différence des valeurs électronégativité entre le magnésium et le baryum est 0,42, alors que la valeur de la différence d'électronégativité entre le silicium et le plomb est de 0,43, dans lequel la différence d'électronégativité entre le magnésium et chacun des éléments silicium et du plomb est de 0,59 et 1,02 respectivement, tandis que la différence d'électronégativité entre le baryum et chacun des éléments silicium et du plomb est de 1,01 et 1,44 respectivement, dans lequel les deux premières valeurs de différences d'électronégativité, à savoir 0,42 et 0,43 sont beaucoup plus petits que les seconds quatre, à savoir, 0, 59, 1,02, 1,01 et 1,44, ce qui empêche le passage de cette condition kakih-Libo réactions chimiques ou de la formation de composés chimiques directement entre le magnésium et le baryum, mais aussi entre le silicium et le plomb, dans lequel cette condition permet à l'autre par contre, subir des réactions chimiques avec la formation subséquente de composés chimiques, de magnésium et de chacun des éléments silicium et du plomb, et entre le baryum et chacun des éléments silicium et du plomb, dans lequel les conclusions ci-dessus et peuvent être réalisées de manière totalement indépendante, sur la base de la structure électronique de ce qui précède des éléments, comme il est indiqué dans le tableau périodique, qui est représenté sur la figure 2, dans laquelle la composition, à savoir le magnésium siliciure alliage plumbide ou d'une solution solide de baryum en présence d'agents dopants ou non après exposition pendant 2-3 heures, de préférence à des températures comprises entre 1700K à 1715 K, puis refroidi lentement jusqu'à la température ambiante, dans lequel la température du four à une première réduit de préférence 1700 K à 1715 K pendant une durée de préférence de 12 à 24 heures, tant que la partie la plus chaude de la chaussure ou des ingrédients dans le creuset ou bateau aura une température d'environ 5 ° C en dessous de la température de transition à l'état solide, la composition d'alliage spécifique obtenu, dans lequel le taux de transition vers un état solide, dans lequel l'interface isothermes solide-liquide d'interface se déplace à une vitesse d'environ 1-5 millimètres par heure, devrait fournir des résultats satisfaisants, dans lequel en particulier la capacité à maintenir un gradient de température linéaire le long de la longueur du creuset et de maintenir l'interface entre le matériau solide-liquide ayant une surface concave sous la forme de phase liquide dans le procédé de croissance cristalline, en général, fournit un seul des alliages cristallins, relativement violation mineure ayant une structure cristalline régulière et un niveau réduit d'irrégularités du matériau, tels que des fissures microscopiques et la croissance cristalline irrégulière.

Dans ce cas, cependant, possible de préparation d'une solution solide monocristalline ou de l'alliage, en particulier avec l'utilisation d'un matériau comprenant quatre éléments ayant des valeurs très différentes de la masse atomique du rayon atomique, la densité, la chaleur spécifique et de la conductivité thermique des valeurs de conductivité. Très probablement, à la suite ou la conséquence des différences de propriétés atomiques et physiques, on obtient des matériaux polycristallins. Avec le procédé de préparation ci-dessus et la croissance cristalline peut être obtenue pratiquement que la matière polycristalline, avec plusieurs grains suffisamment larges. Susceptible d'être obtenu à partir d'un alliage monocristallin ou une solution solide de baryum magnésium siliciure plumbide défini par l'une des deux composantes suivantes formules:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

ou

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention, un procédé correspondant de préparation, ou la préparation d'une composition telle que définie dans les onze premiers modes de réalisation ci-dessus, consiste à mélanger des proportions prédéterminées des éléments de départ, qui doivent avoir le plus haut niveau de pureté pour empêcher le dopage indésirable, dans lequel le démarrage les ingrédients contiennent l'un des éléments magnésium, du silicium, du plomb et de baryum, font partie de la formule chimique définie:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

un et un matériau de dopage supplémentaire, ou des matériaux, si nécessaire ou si on le souhaite, ou contenant des éléments tels que le magnésium et le silicium, constituant le siliciure de magnésium composé, Mg ₂ Si, et un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le béryllium, le calcium, le strontium, et le baryum, le remplacement d'une partie du magnésium et un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le germanium, l'étain, le plomb, l'antimoine, le bismuth, le sélénium et le tellure, en remplaçant une partie du silicium et les autres composants de la composition définie par la formule chimique suivante:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

et tout autre matériel supplémentaire de dopage, ou des matériaux, dans lequel les éléments de départ et les matériaux de dopage supplémentaires, si elles sont présentes, sont de préférence utilisés sous la forme de granulés ou sous forme de poudre finement moulu, et le chargement des éléments et des matériaux de dopage supplémentaires dans le réservoir ou dans le creuset taille appropriée et la forme de départ et la préparation d'un matériau qui ne réagit pas chimiquement avec les composants de la substance, d'un alliage ou d'une solution solide résultante ou de contamination, empêchant ainsi le dopage indésirable ou non, dans lequel le matériau est constitué de préférence d'un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le tungstène, le rhénium , le ruthénium, le rhodium, le palladium, le platine, l'or, l'iridium, l'osmium, le tantale, le hafnium, le zirconium, le titane, le molybdène, le chrome, le vanadium et le niobium, ou dans lequel le matériau est de préférence, en variante, comprend au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les carbures, les nitrures et l'oxyde de béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, le baryum, le titane, le zirconium, le hafnium, le tantale, le lanthane et le reste des composants contient un élément du groupe des lanthanides, entre le lanthane et l'hafnium, dans lequel le creuset avec ingrédients chargés dedans, est évacuée à une pression absolue de préférence de 10 ^{-4 à} 10 ^-6 mm Hg et est ensuite rempli d'un gaz inerte, de préférence l' argon ou l' hélium, à une pression relative d'environ 2 à 30 atmosphères physiques ou 30.2 bar, et finalement scellé, dans lequel le creuset est ensuite concentrique placé à l'intérieur d'un four horizontal ou vertical, et on chauffe pour influer sur la composition des composants contenus dans celle-ci, une température supérieure à la température de fusion du silicium, qui est 1687 K, dans lequel la température des ingrédients fondu tel Ainsi, de préférence , maintenue à une température de 1700 K à 1735 K pendant une durée d'environ 15 à 30 minutes pour assurer une fusion complète du silicium et, par conséquent, la formation de Mg ₂ composé de Si, dans lequel la température de la masse fondue est ensuite réduite progressivement au cours des 20-30 minutes avant un niveau d'environ 1500 K et maintenue à ce niveau pendant une période d'au moins 20 minutes, dans laquelle la composition constituant est ensuite maintenu dans un état complètement fondu pendant une période de temps suffisamment longue pour assurer la formation de composés intermétalliques et d'obtenir un mélange ayant une composition uniforme, dans laquelle la période qui peut être appelée la période d'agitation, dure habituellement pendant au moins une heure, dans lequel tout le contenu du creuset se trouve dans un état liquide, elle est soumise à une agitation intense pour bien mélanger les composants, ce qui entraîne un alliage homogène, dans lequel le mélange de creuset est réalisée en soulevant alternativement le creuset avec des pinces, secouer et de le retourner dans le four, dans lequel les deux peuvent utiliser le type bascule de four pour mélanger le contenu du creuset, dans lequel, après le mélange de la composition résultante est refroidie à une vitesse d'environ 2 ° C à 20 ° C par heure, dans lequel la vitesse de refroidissement donnée maintenue jusqu'à ce que jusqu'à ce qu'il atteigne la température ambiante, ce qui en variante, le refroidissement peut être poursuivie à une température d'environ 400 ° C et, à partir de ce point, la vitesse de refroidissement peut être augmentée le niveau est de préférence de 50 ° C à 100 ° C par heure, ce qui a finalement retiré du creuset ainsi obtenu le composé ou l'alliage, ce qui représente habituellement un matériau polycristallin qui peut être utilisé dans la fabrication de dispositifs de conversion d'énergie thermo-électriques.

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention, un procédé classique de préparation de la composition ou de la préparation telle que définie dans les ci-dessus onze premiers modes de réalisation, comprend la réception séparée de chacun des composés intermétalliques, conformément à l'un quelconque des composants des deux formules suivantes:

ou

par agitation et chauffage de quantités prédéterminées de stoechiométriques de leurs constituants à une température d'environ 50 ° C supérieure au point des composés correspondants dans lesquels les composés sont préparés par chauffage du Mg et du Si, du Mg et Pb, Ba, Si et Ba et Pb aux températures appropriées fusion, si les composants souhaités de formule est une formule № (1), dans lequel les mêmes ou d' autres combinaisons d'éléments peuvent être nécessaires si, préparer la composition sera obtenue selon la formule № (2), dans lequel Mg ₂ si et BaSi ₂ exige que la température d' utilisation chauffer de manière significative supérieure à la température de fusion de jonction pour assurer la fusion complète du silicium, dans lequel les étages restants comprennent l'exposition des ingrédients fondus aux températures appropriées pendant environ une heure, de préférence sous une agitation intense et sous atmosphère d'argon, avec une pression relative, de préférence environ 2 à 30 atmosphères physiques, ou 2-30 bars, puis un refroidissement très progressive des composés obtenus à la température ambiante, où les composés obtenus sont ensuite mélangés ensemble dans les proportions requises, de préférence, après la granulation ou par pulvérisation, puis chargé dans un dimensions du creuset et convenables formes, le cas échéant sont administrés une quantité correspondante de la matière dopante souhaitée ou de l'agent en agitant des composés intermétalliques dans lequel tout ou partie des dopants ou de l'agent est de préférence ajouté lors de la fusion, dans lequel le creuset, avec les ingrédients qu'il contient, est ensuite évacué vers la pression absolue est de préférence de 10 ^{-4 à} 10 ^-6 mm Hg, dans lequel le creuset est ensuite rempli à une pression appropriée, de préférence à une pression relative comprise entre 2 et 30 bars , ou entre 0,2 et 3 MPa, ou à peu près 30/02 atmosphère physique un gaz inerte tel que l'hélium ou l'argon, de préférence l'argon, et enfin scellée hermétiquement, dans lequel le creuset est ensuite concentrique placé à l'intérieur d'un four horizontal ou vertical et chauffé à une température de quelques degrés supérieure à la température de fusion de jonction, qui a le point de fusion le plus élevé parmi les composés de composants, pour assurer une fusion complète de tous les ingrédients, dans lequel, tandis que les constituants de la composition sont à l'état fondu, ils sont soumis à un mélange intense en utilisant l'une des méthodes décrites dans la réalisation précédente, dans lequel le contenu du creuset est ainsi maintenu au approprié la température pendant environ une heure, ce qui entraîne un alliage homogène ou une solution solide, dans laquelle la composition ou l'alliage, est ensuite refroidi à une vitesse d'environ 2 ° C à 20 ° C par heure, dans lequel la vitesse de refroidissement donnée est maintenue aussi longtemps que on atteint la température ambiante, dans lequel les solutions de taux de refroidissement peut être maintenue aussi longtemps jusqu'à ce que la température atteigne environ 400 ° C, et à partir de ce point, la vitesse de refroidissement peut être augmentée de préférence de 50 ° C à 100 ° C par heure, la composition ou l'alliage résultant finalement retirés du creuset.

Ou d'une composition d'alliage obtenu selon l'un des deux modes de réalisation précédents, est généralement homogène et polycristallin. Typiquement un tel matériau a un des niveaux élevés de stress internes et un grand nombre de dislocations. Pour éliminer ou réduire le niveau de contraintes internes dans l'alliage matériau obtenu ses composants sont de préférence initialement chargées et fondu sous une forme molle, faite d'une feuille très mince, facilement déformable ou d'une feuille de platine, au lieu de les télécharger dans le creuset dur. Cette forme est déformée et les ingrédients fondus se dilater pendant le refroidissement, sans conduire à la formation de contraintes internes dans le matériau. Pour fournir la force ou la forme supplémentaire du conteneur peut être établie plus robuste creuset externe en graphite, acier inoxydable ou tout autre matériau réfractaire approprié. Cependant, avant d'être utilisé pour la fabrication de dispositifs de conversion d'énergie thermo-électriques ou de composition de l'alliage peut être transformé en matériau monocristallin ou d'un matériau constitué d'un monocristal. La préparation d'un tel alliage ou un matériau peut être réalisé en utilisant plusieurs méthodes. Un tel procédé est une technique de solidification gradient thermique et connu dans l'art que la méthode de Bridgman.

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention, un monocristal ou d'alliage monocristallin ou une solution solide de siliciure de magnésium baryum plumbide, des composants ayant la formule:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

Il peut être préparé en chargeant le matériau polycristallin, préparé selon l'une quelconque des trois modes de réalisation précédents, dans un creuset horizontal allongé ouvert, généralement appelé le bateau, de taille et de forme appropriée, dans lequel le bateau est constitué d'une paroi de fond, qui fait partie intégrante passe dans une paire des parois latérales et une paire de parois d'extrémité transversales, dans lequel le bateau, ou cristallisant récipient est ensuite positionné de façon appropriée à l'intérieur de l'ampoule à partir de laquelle l'air est évacué à une pression absolue de 10 ^-4 à 10 ^-6 mm Hg, dans laquelle l'ampoule est alors de préférence rempli à une pression relative d'environ 2-30 atmosphères physiques, soit 0,2 à 3 MPa, avec un gaz inerte, de préférence l'argon, et enfin scellée hermétiquement, dans lequel le creuset horizontal ou un bateau est de préférence en un matériau constitué d'au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les carbures, les nitrures et l'oxyde de béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, le baryum, le titane, le zirconium, le tungstène, l'hafnium, le tantale, le lanthane et les autres éléments inclus dans le groupe des lanthanides entre le lanthane et l'hafnium, ou dans lequel l'horizontale un bateau ou un creuset est de préférence en un matériau constitué d'un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le tungstène, le rhénium, le ruthénium, le rhodium, le palladium, le platine, l'or, l'indium, l'osmium, le tantale, le hafnium, le zirconium, le titane, le molybdène, le chrome le vanadium et le niobium, dans lequel le flacon peut être réalisé en acier inoxydable ou en variante un ou plusieurs des composés réfractaires mentionnés ci-dessus, dans lequel l'ampoule montée de manière concentrique à l'intérieur d'un manchon conducteur de chaleur tubulaire avec une extrémité ouverte qui est fermée à la fin de l'acquisition de la chaleur par un isolant thermique amovible le tube, dans lequel le manchon est réalisé en un matériau ayant une conductivité thermique supérieure à celle du matériau du bateau et de son contenu, dans lequel un manchon tubulaire d'isolation thermique montée de manière concentrique autour de lui afin qu'il tourne le long de la conduction de chaleur axe du manchon, dans lequel l'ensemble est ensuite placé dans un four comprenant un élément chauffant, destiné à produire un différentiel de température linéaire entre les deux extrémités du four, dans lequel le four est ensuite chauffé jusqu'à ce que la plus froide bout du lingot atteigne la température minimale de la composition de l'alliage de la température de liquidus particulière en cours de préparation dans laquelle une température minimale du four le support d'au moins une heure pour assurer des teneurs en masse fondue complète du creuset, où la température du four est ensuite réduite sur une période de 12 à 24 heures avant jusqu'à la partie la plus chaude de la charge dans le bateau aura une température d'environ 5 ° C inférieure à la température de solidus de la composition particulière de l'alliage obtenu dans lequel la vitesse de solidification au cours de laquelle la face isotherme de la séparation solide-liquide est déplacée à une vitesse d'environ 1 à 5 millimètres par heure a été identifiée comme donnant des résultats satisfaisants.

Dispositif de noeud décrit dans le mode de réalisation ci-dessus, comprend un manchon d'isolation thermique, une gaine conductrice de la chaleur, un bateau horizontal, une ampoule et un élément chauffant conçu spécialement, qui permet en effet de maintenir un gradient de température linéaire le long de la longueur du creuset et pour maintenir la surface incurvée de l'interface solide-liquide, qui est défini concave dans la phase liquide pendant la croissance du cristal. Les conditions mentionnées ci-dessus habituellement obtenues à partir d'un alliage monocristallin ayant une relativement faible quantité de dislocations et des irrégularités cristallines quantité réduite de matériau, tels que des fissures microscopiques et la croissance cristalline non uniforme.

En outre, il doit être entendu que les étapes ci-dessus, comprenant le mélange, le chauffage et on fait réagir les constituants de la composition ou de l'alliage bien, et l'obtention de sa structure mono ou polycristallin peuvent être réalisées de manière séquentielle dans un seul dispositif, tel que, par exemple, la température de solidification de l'appareil gradient décrit ci-dessus. Dans ce cas, doit être appliquée pour des périodes plus longues pour assurer un temps d'exposition adéquat requis pour compléter les réactions chimiques entre les éléments individuels, et pour l'obtention d'une solution solide uniforme, ou en alliage. Le mélange est introduit de préférence avant l'excès de chauffage de magnésium, dépassant le montant requis pour stoechiométrique compensation des pertes en excès pour l'évaporation de l'élément, en raison de sa forte volatilité par rapport à sa valeur dans les trois autres éléments: le silicium, le plomb et le baryum. quantité en excès de magnésium ajoutée est ajustée de manière à obtenir une composition ou d'un alliage stoechiométrique.

Magnésium présente une forte volatilité en raison du fait que la température de fusion du silicium est 1687K, alors que le point des quatre éléments ci-dessus, à savoir le magnésium, le silicium, le plomb et le baryum, l'ébullition est 1363 K, 3538 K, 2022 K et 2170 K, respectivement. Depuis silicium a le point de fusion le plus élevé de tous les quatre éléments, à savoir 1687 K, et puisque cette température est d'environ 300 K supérieure au point de magnésium d'ébullition, une telle différence de température provoque la forte volatilité de cet élément.

La composition ou l'alliage qui en résulte peut être finalement soumis à un traitement, de préférence en utilisant l'un des procédés connus dans la technique comme zone de raffinage et de la zone de fusion. Cette dernière étape ou une procédure en conjonction avec une agitation vigoureuse des ingrédients fondus lors de la préparation de la solution solide fournit un alliage suffisamment homogène.

Le niveau des points initiaux utilisés pour l'obtention d'une telle composition ou d'une solution solide, à savoir le magnésium, le silicium, le plomb et le baryum, la pureté, exprimée en pourcentage en poids, est préférable pour chacun des composants doit être supérieur à 99.999. Degré de pureté du silicium, du plomb et de baryum doit de préférence être sensiblement supérieure à celle des derniers chiffres.

Ou d'une composition d'alliage, et peut être obtenu ou préparé à l'aide de l'échangeur de chaleur de procédé, qui est connu dans l'art comme base. Bien que le HEM n'a pas encore gagné une large distribution commerciale, son application promet une réduction significative des coûts de production à grande échelle. HEM est une technique de solidification directionnelle, qui est utilisé pour la culture de grande fluidité à chaud de lingots de silicium avec une section transversale carrée.

La technologie SRT four utilisé pour faire croître le matériau dans une atmosphère réductrice ou un gaz neutre. Le four est constitué d'une zone de chaleur en graphite, des couches d'isolation en graphite renforcé. Cet ensemble est placé dans une chambre en acier inoxydable refroidi par eau étanche au vide. La chaleur est fournie par l'intermédiaire du graphite en rangées résistance chauffante qui est alimentée avec une alimentation triphasée appropriée. L'échangeur de chaleur à haute température monté à travers le fond de la zone de chambre et de la chaleur. Cet échangeur de chaleur est un tube avec un tube à extrémité fermée avec une alimentation par injection de l'hélium gazeux en tant que fluide caloporteur. Type de four SRT pas de pièces, ce qui minimise le nombre de joints en mouvement. En outre, l'interface solide-liquide se trouve au-dessous de la matière fondue, de sorte que seule une petite fenêtre de visualisation située dans la partie supérieure du four. Autres fenêtres dans le four utilisé pour pomper de l'air et pour régler les pyromètres de mesure de contrôle. Ces propriétés vous permettent de construire une zone de chauffage bien isolée.

Des outils de contrôle sont connectés à microprocesseur à deux canaux standard qui peut facilement être programmé pour la fourniture et l'enlèvement de la chaleur.

La zone de chauffage est conçu de telle sorte que quand aucun écoulement à travers l'échangeur de chaleur de refroidissement dans le four ne forment pas des gradients significatifs. Ceci est réalisé par symétrie thermique, d'isolation multicouche autour de la zone de chauffage et de réduire la fenêtre d'observation. Des gradients de température se produisant naturellement sont formés, par exemple, sur les bords de l'élément chauffant. La température le long de la paroi du creuset dans le SRT du four est à peu près constante. Cette caractéristique distingue l'HEM de la température du gradient de la technologie de solidification.

Une méthode d'échange de chaleur SRT a été développé pour la culture de grands cristaux de haute qualité. Un germe cristallin est placé au fond du creuset, qui est monté sur l'échangeur de chaleur. La charge d'alimentation ou de charge contenant les ingrédients de base de la composition produite, à savoir le magnésium, le silicium, le plomb et le baryum, est ensuite chargé dans le creuset au-dessus d'un germe cristallin. Après mise sous vide, l'enceinte du four est rempli d'un gaz inerte, de préférence l'argon, à une pression relative de préférence de 2 à 30 atmosphères physiques, afin de supprimer la perte excessive de magnésium qui peut se produire en raison de sa volatilité élevée par rapport à la valeur de la volatilité des trois autres composants. Ensuite, la chaleur est appliquée au moyen d'un élément chauffant en graphite et la charge est fondue. Ensemençant la masse fondue est empêchée par la fourniture d'un débit minimal de gaz d'hélium à travers l'échangeur de chaleur. Après la formation de la masse fondue autour de la croissance cristalline provenant de graines en augmentant le débit d'hélium, dans lequel la température de l'échangeur de chaleur diminue.

Pour l'essentiel, ce procédé comprend la solidification directionnelle à partir de la masse fondue, dans lequel le gradient de température dans le solide est contrôlée par l'échangeur thermique et le gradient dans le liquide est contrôlée par la température du four. Après l'achèvement de l'écoulement de gaz de séchage à travers l'échangeur de chaleur peut être réduit pour équilibrer la température dans le cristal, pendant le recuit et le refroidissement.

Cette technique est unique en ce sens qu'il offre la possibilité de contrôler le gradient de température du fluide, quel que soit le gradient solide, sans déplacer le creuset, la zone de chauffage ou de lingot. La caractéristique la plus importante est l'interface immergée qui est stabilisée par le liquide environnant. Il est protégé contre les points chauds, les vibrations mécaniques et des courants de convection. Par conséquent, afin de fournir une symétrie thermique ne soit pas nécessaire d'appliquer la rotation du creuset.

Faire croître un cristal avec une interface immergée rend HEM idéale pour faire fondre le silicium avec une faible pureté dans lequel une grande quantité des deuxièmes contaminants en phase, tels que les carbures et les oxydes, ont tendance à flotter à la surface de la masse fondue sortant de l'interface de croissance des cristaux. La fusion agit comme un tampon et protège la partie immergée de la surface solide-liquide pendant la majeure partie du cycle de croissance. Par conséquent, la méthode SRT minimise les fluctuations de la température et de la concentration à l'interface due au fluide environnant. Au cours de la croissance du matériau est plus froid vers le bas, et la masse fondue chaude - en haut. Cela permet de minimiser la convection et, par conséquent, la croissance se produit dans la stabilisation des gradients de température. Minimiser les fluctuations de concentration et de température en même temps que la stabilisation des gradients de température, réduire au minimum les composants de refroidissement redondants et à fournir une croissance uniforme du cristal. Il en résulte un cristal avec un haut degré de perfection de ses formes et l'homogénéité chimique. Cette propriété remarquable est fourni par la méthode SRT exceptionnelle capacité à croître sensiblement lingot monocristallin en une seule étape de solidification, en utilisant comme matière première pour la masse fondue fournie silicium de qualité métallurgique dans le commerce.

Comme la surface de croissance du lingot augmente la taille de la partition. Par conséquent, lors de l'utilisation des lingots plus grande taille offre un taux de croissance plus élevé. Comme la distance depuis l'interface de l'échangeur de chaleur augmente, le mouvement linéaire de l'interface est ralentie. Cependant, le taux de croissance du volume ne cesse d'augmenter en raison de l'augmentation de la taille de l'interface. Cette propriété est significative lorsque la matière première en fusion avec un niveau de faible pureté, en utilisant la méthode de SRT directionnellement solidifiée. Avec une croissance continue des impuretés contenues dans le liquide sont déplacées sous l'effet de séparation. Cependant, son impact est réduite au minimum en raison de la taille croissante de l'interface. Comme de plus en plus d'impuretés dans le liquide est déplacé, ce qui ralentit la croissance linéaire supprime le refroidissement excessif des composants.

Dans HEM, la stabilité de l'interface solide-liquide immergé, l'interface est fournie par le fait que lorsque les particules sont piégées à l'interface continue à se développer autour des particules, sans rupture de la structure. L'absence de gradients locaux élevés à l'interface fournit la croissance de l'interface préférée par rapport à la croissance de la particule. Ce phénomène est opposé au processus de Czochralski, où cette saisie entraîne la nucléation parasite et donc à la croissance polycristalline.

HEM contrôlée de l'échangeur de chaleur permet un contrôle précis de la température et de gradients de température au fond du creuset. Un tel contrôle précis sur l'interface, et fournit un taux élevé de croissance à faibles gradients de température. Cela réduit les contraintes induites lors de la solidification, ce qui conduit à la formation de défauts. En outre, après achèvement de la croissance peut être effectuée dans un recuit in situ du lingot tandis que le lingot n'a pas été retiré de la zone de chauffage pendant la solidification. Ceci est réalisé en réduisant la température du four jusqu'à un niveau légèrement inférieur à la température de solidification, puis en réduisant le flux d'hélium. En conséquence, la température de l'ensemble du lingot lingot peut être améliorée de façon uniforme et ensuite refroidi à une vitesse contrôlée. Cela réduit encore la contrainte interne et élimine coûteuse étape de recuit séparé. Ce recuit et refroidissement contrôlé pour éviter la fissuration due au choc thermique et produit donc gros lingots.

Le procédé de l'échangeur de chaleur ou le SRT peut être utilisé pour la culture ou de la préparation de la composition, qui est définie par les principaux composants de la formule chimique:

ou plusieurs composants de la formule chimique générale:

sous la forme d'un monocristal et matériau polycristallin sous forme. Lors de l'utilisation d'un tel procédé ne soit pas nécessaire d'appliquer la vibration ou l'agitation des ingrédients fondus dans le creuset. et pas besoin d'utiliser le déplacement des gradients de température. Cependant, vous devez prêter une grande attention sur les points suivants.

(1) Il est nécessaire de veiller à ce que les ingrédients principaux de la composition de la fonte à l'intérieur du creuset, produit selon l'un quelconque des deux composants ci-dessus des formules ont eu lieu dans une atmosphère de gaz inerte, comprenant de préférence l'hélium ou l'argon. Ceci empêche la perte excessive de magnésium qui peut se produire en raison de sa volatilité élevée par rapport aux trois autres composantes, lorsque la composition est préparée conformément à la formule (1) Les composants ci-dessus, et empêche une perte excessive de magnésium, le sélénium, le tellure et, dans une moindre mesure, le strontium, qui peut se produire pour les mêmes raisons que ci-dessus, lorsque la composition est préparée conformément à la formule ci-dessus (2) en maintenant les composants de l'atmosphère gazeuse à une pression relative, de préférence de 2 à 30 bars, ou entre 0,2 et 3 MPa, dans lequel le creuset avant de le remplir avec du gaz inerte évacué provisoirement à un niveau de pression absolue est de préférence de 10 ^{-4 à} 10 ^-6 mm Hg.

(2) Le creuset utilisé pour la fusion des ingrédients de base de la composition doit se composer d'un matériau qui ne contamine pas les ingrédients et ne réagit pas chimiquement avec eux. Par conséquent, il convient de comprendre un matériau selon un autre mode de réalisation de la présente invention décrite ci-dessus. Par exemple, un creuset en quartz ou en graphite doit être complètement exclue. Ils ne peuvent absolument pas et ne doit pas être utilisé pour la préparation ou la composition selon divers modes de réalisation de l'invention décrit ci-dessus. La composition peut être préparée ou produite en utilisant une technologie de métallurgie des poudres. Ce dernier présente un avantage certain sur le procédé de fusion métallurgique consistant dans le fait que par conséquent d'éviter ou éliminer la perte excessive de magnésium et, éventuellement, du sélénium, du tellure et du strontium, dans le cas où une ou plusieurs des trois derniers éléments doivent être introduits part, en raison de la volatilité relativement élevée et une pression de vapeur élevée, ce qui est difficile d'obtenir par la suite un rapport stoechiométrique idéal des composés et solutions solides. Un autre avantage du procédé de métallurgie des poudres par rapport à une technologie de fusion métallurgique est empêché cette perte d'homogénéité de l'alliage qui en résulte dans ce procédé, lorsque l'alliage contient des éléments de poids ou de densité atomique très différentes. La technologie de fusion ou un procédé métallurgique dans de telles conditions nécessite une vibration intense, ou l'agitation des ingrédients fondus afin d'assurer une parfaite homogénéité de la solution solide résultante. Lors de l'utilisation d'une technique de métallurgie des poudres pour la culture ou d'une composition telle que définie en conformité avec les composants de base de la formule:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

ou plusieurs composants de la formule chimique générale:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

Il peut être adopté ou mis en œuvre les procédures alternatives suivantes:

(1) Les ingrédients de base, à savoir les éléments sont mélangés et fondus ensemble. La solution solide résultant, ou d'un alliage, est ensuite broyés et pulvérisés, normalement dans un broyeur à boulets planétaire. La poudre obtenue est ensuite pressée à chaud en utilisant une presse uniaxiale à chaud ou pressage à froid puis frittage.

(2) Les ingrédients de base, ou des éléments constitutifs du concassé et pulvérisé dans un broyeur à boulets planétaire et soumis à un pressage à chaud dans une presse uniaxiale à chaud, ou par pressage à froid puis un frittage sans fondre.

(3) Le particulier, les composés intermétalliques sont préparés en mélangeant et en faisant fondre les éléments d'articulation de base respectifs. Les composés résultants sont ensuite broyés et pulvérisés ensemble dans un broyeur à boulets planétaire, puis soumis à un pressage à chaud en utilisant une presse uniaxiale à chaud ou pressage à froid puis frittage.

Pour toute méthode choisie de la métallurgie des poudres doit prêter attention au fait que le broyage et la dispersion des ingrédients est effectuée une seule fois. Ceci est nécessaire pour réduire la contamination à un dopage minimum absolu ou indésirable de la composition de fer résultante, qui provient normalement de l'acier des billes de broyage du broyeur à boulets planétaire. Un tel dopage ou de contamination doivent être totalement exclus. Pour ce faire, les billes de broyage sont faits d'un matériau qui ne réagit pas mécaniquement avec les ingrédients de la formulation, a été broyé dans un broyeur à boulets planétaire. Par exemple, la qualité d'acier pour la fabrication de billes de broyage peut être sélectionné est beaucoup plus solide. Ce problème peut être résolu en mettant l'accent sur la composition ou la structure métallurgique, mais aussi à l'aide d'un traitement thermique pour obtenir la microstructure désirée.

Une autre solution pour prévenir ou éliminer une contamination au cours du broyage est de choisir à la place devenue un autre matériau pour la fabrication de billes de broyage. Cette étape peut ne pas être nécessaire si, pour la fabrication de boulets de broyage est trouvé ou nuance d'acier sélectionné est beaucoup plus solide. Sinon, il est nécessaire de choisir un autre matériau qui ne sont pas soumises à une érosion importante, ou à l'usure due à l'interaction mécanique, avec les ingrédients soumis à fragmentation.

Lors de l'utilisation d'une technique de métallurgie des poudres selon l'une quelconque des trois procédés ci-dessus, le matériau doit être utilisé suivant les recommandations.

(1) Si les ingrédients de base qui sont soit des éléments ou des composés intermétalliques eux-mêmes commencent, ont été prémélangés et fondus ensemble, de préférence par l'utilisation du traitement à froid uniaxial, suivies par des tirs.

(2) Si les ingrédients de base qui sont soit des éléments de départ ou les composés intermétalliques eux-mêmes, ne sont pas d'abord été fondus ensemble, puis le pressage à chaud pour être utilisé avec le mélange à l'aide d'une presse uniaxiale à chaud.

(3), peu importe laquelle des deux procédures ci-dessus utilisés tant pour le frittage de pressage et le pressage à froid et après chaud broyé et pulvérisé des ingrédients est préférable d'utiliser un cylindre de platine Pour exclure le dopage ou une contamination indésirable supplémentaire lors de l'exécution de la métallurgie des poudres et un piston de platine.

(4) La technologie de la métallurgie des poudres, en particulier à rôtir, et le procédé de pressage à chaud, et de préférence doit être effectuée dans une atmosphère de gaz d'argon. En d'autres termes, le contact direct de la composition ainsi obtenue avec de l'oxygène et de l'humidité de l'air ou dans une atmosphère pendant tout le procédé de métallurgie des poudres doit être évitée. Les mêmes conditions et à être en fonctionnement en continu des dispositifs de conversion d'énergie thermo-électriques comprenant la composition, à savoir le matériau de base à partir de laquelle les robinets sont fabriqués des dispositifs de type n ou de type p. Ces conditions sont nécessaires pour empêcher la dégradation des propriétés thermoélectriques pratiquement garantis de la composition lors de l'étape initiale de fabrication par le procédé de métallurgie des poudres, et lors de l'utilisation à long terme de la composition pour la conversion de l'énergie thermoélectrique directe.

(5) Pour préparer le composé défini en utilisant les composants de base de la formule ou une formule chimique générale des composants:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

ou bien:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

respectivement par mécanosynthèse, des quantités stoechiométriques des éléments constitutifs sous la forme de grosses particules ( 5 mm) a été chargé dans les réservoirs, de préférence en alliage d'acier très dur spécial, ou tout autre matériau approprié, dans un volume d'environ 500 ml, avec environ 100 billes de broyage, et est de préférence en acier très dur spécial allié, ou d'un autre matériau approprié, dont le diamètre chacune des billes est de 10 millimètres, et 150 ml de n-hexane. Les ampoules ont été scellées sous atmosphère d'argon. Le processus de broyage ou de pulvérisation est effectuée de préférence dans un broyeur à boulets planétaire approprié pour 8-150 heures ou tout autre moment approprié. Compaction de poudres est de préférence réalisée à l'aide d'une presse uniaxiale à chaud sous vide, ce qui correspond à une pression absolue p 10 ^-4 mbar à l'aide de la pression de pressage est de préférence de 50 MPa, et de préférence à une température de 1073 K à 1123 K. En guise d'alternative à la poudre de compactage peut être effectué dans une atmosphère de gaz inerte, de préférence l' argon. En variante, la consolidation de la poudre ou des ingrédients en poudre et peut être effectuée en utilisant le pressage à froid, avec la presse uniaxiale à froid, puis le frittage à une température comprise de préférence entre 1073 K et 1200 K, de préférence sous un vide correspondant à une pression absolue p 10 ^-4 millibars, ou encore dans une atmosphère de gaz inerte, de préférence l' argon.

(6) Afin d'assurer en outre que l'absence de contamination ou de dopage indésirable pendant le broyage des constituants déjà broyées, en particulier le fer ou Fe, comme les réservoirs et les billes de broyage sont utilisés à cet effet, que les composants de base du broyeur à boulets planétaire, doivent être faits de la même alliage d'acier spécial de très haute dureté. Dans le cas où une telle mesure est impossible ou peu pratique à cet effet doit être trouvé ou choisi un autre matériau avec suffisamment haute dureté. En d'autres termes, l'alliage ou les alliages d'acier, qui est actuellement utilisé pour la production des récipients ci-dessus et les billes de broyage doivent être remplacées par un autre matériau plus solide qui est un acier allié ou d'un autre matériau complètement différent.

De récents travaux de recherche expérimentale liée à la préparation, en assurant la dépendance de la température du coefficient Seebeck, résistivité électrique et le facteur de puissance thermoélectrique et caractéristiques d'entretien et d' exploitation à long terme de siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, lorsqu'il est utilisé pour la conversion de l' énergie thermoélectrique, ont montré que:

(1) Les propriétés thermo - électriques d'un échantillon de Mg ₂ Si, préparés en utilisant une technologie de métallurgie des poudres, notamment par pressage à froid puis frittage, dans la plage de températures allant de 1073 K à 1200 K sous une atmosphère d'argon, sont beaucoup mieux que l'échantillon préparé par préparation d'un mélange de technologies qui, lorsque l'échantillon au cours de différentes périodes est exposé à l'oxygène atmosphérique. En d' autres termes, la préparation de _Mg2Si par des procédés classiques de coulée ou de fusion métallurgique lorsqu'ils sont exposés à des résultats d'une atmosphère d'oxygène dans un matériau présentant sensiblement les valeurs de coefficient de Seebeck détériorées, la résistance électrique et du facteur de puissance thermo - électrique; et

(2) Les performances thermo-électrique d'un échantillon préparé initialement par pressage à froid puis frittage dans une atmosphère d'argon sensiblement détériorée après diverses périodes d'exposition à l'air de l'atmosphère due à la sublimation et à l'oxydation du magnésium.

Ainsi, Mg ₂ Si siliciure de magnésium doit être préparé et doit être utilisé et dans l' isolement de l'air atmosphérique, à savoir dans une atmosphère de gaz inerte, de préférence l' argon. En outre, la technologie de la métallurgie des poudres, par exemple à l'aide de pressage à froid puis frittage, ou pressage à chaud, est beaucoup plus avantageux que le procédé métallurgique de fusion classique, comme un moyen de préparation ou de production du composé. Comme cela est indiqué ci-dessus, ledit composé et peut contenir isolé à partir de l'air atmosphérique ou de l'oxygène. Cela signifie que _Mg2Si siliciure de magnésium à cuire et à utiliser comme ou dans des conditions de vide absolu, ou dans un environnement composé de préférence d'argon.

En outre, étant donné dans les deux précédents paragraphes arguments et les faits, et se référer à une composition, qui est principalement déterminée par les composants chimiques de la formule:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

Malgré le fait que dans la partie du magnésium de formule ci - dessus est remplacé par du baryum et une partie du silicium est remplacé par le plomb, la composition, cependant, est essentiellement composée de siliciure de magnésium, Mg ₂ Si. Par conséquent, toutes les conditions et précautions ci - dessus en ce qui concerne la préparation, en fonction de la température en fournissant les propriétés thermo - électriques, et le maintien à long terme des paramètres thermo - électriques _Mg2Si siliciure de magnésium est essentiellement applicable à la composition et déterminée conformément aux principaux composants de la formule ci - dessus. Ainsi, les mêmes conditions et précautions particulières peuvent être prolongés de façon sûre et à appliquer la même mesure, à la composition définie par la formule générale de plusieurs composants:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

la diffusion de l'alliage est utilisé comme un moyen efficace de réduire la conductivité thermique des matériaux thermo-électriques en treillis. Etant donné que la conductivité thermique treillis est très proche de la valeur totale de la conductivité thermique, tels que les semi-conducteurs, à des températures relativement basses, elle conduit à une augmentation du chiffre thermo-électrique du mérite de ces matériaux. Par conséquent, les matériaux thermoélectriques les plus utiles sont les alliages, ou des solutions solides, en raison de leur conductivité thermique du réseau est réduite en raison de la diffusion de l'alliage. Cependant, en même temps ou au mélange et d'alliage, en général, la mobilité électrique réduite, mais aussi la conductivité électrique. la formation de la fusion, ou des solutions solides, toutefois, la technologie est appliquée avec succès pour la préparation de matériaux thermo-électriques, car la conductivité thermique réduite treillis est généralement beaucoup plus prononcée que la diminution de la conductivité électrique. Cependant, si l' on considère uniquement les paramètres électriques, tels que le facteur de puissance thermoélectrique S ² , Matériel bienvenus, comme élémentaire et composé fonctionne généralement bien mieux que l'alliage ou d'une solution solide.

Optimisation de la figure thermoélectrique du mérite de tout matériel est un sujet et exigeant très complexe. En particulier, pour les semi-conducteurs en utilisant deux méthodes de base et le plus pratique pour optimiser le dopage d'impuretés étrangères et une formation d'alliages ou des solutions solides. Utilisé uniquement dans la pratique, la méthode thermo-électrique de commande de facteur de puissance ou coefficient de Seebeck S est la variation de la concentration des porteurs de charge libres. Cela implique une modification du niveau de dopage. Ainsi, en augmentant le niveau de dopage conduit à une réduction du coefficient de Seebeck, et vice versa. Tout à fait la situation inverse avec une conductivité électrique. Augmenter le niveau de dopage augmente le nombre de porteurs de charge libres, à savoir les électrons ou les trous, ce qui conduit à une augmentation de la conductivité électrique. En ce qui concerne la conductivité thermique et le flux de chaleur, il est entendu que la conductivité thermique est assurée par les deux phonons et des électrons. Par conséquent, la conductivité thermique a deux composantes: un réseau de composants ou d'un composant de phonons et le composant électronique. En effet, la contribution du composant électronique à la conductivité thermique est approximativement proportionnelle à la conductivité électrique. Cette relation proportionnelle entre la conductivité électrique et la conductivité thermique, qui est fourni par des porteurs de charge, ou d'électrons, est appelée la loi de Wiedemann-Franz. Le coefficient de proportionnalité entre le composant électronique de la conductivité thermique et la conductivité électrique _k el appelé le numéro Lorenz, L. Cette loi est d'une grande importance en physique théorique solide. Ceci est dû au fait que la loi précitée, bien qu'initialement dérivé et établi pour métaux, et est applicable à des semi-conducteurs, ou tout autre matériau approprié. Il convient cependant de garder à l'esprit que la possibilité d'une telle demande est valide et il assure une précision aussi longtemps que la conductivité thermique du matériau non métallique est constitué d'un composant électronique et un composant du réseau cristallin ou d'un composant de phonons. Ainsi, la conductivité thermique totale du matériau semi-conducteur peut être exprimée comme suit:

k = k + k _{électronstreillisTreillis} = k + LT,

où T est la température absolue ou thermodynamique en kelvins.

D'une manière générale, le coefficient Seebeck et un composant du composant de réseau cristallin ou phonons de la conductivité thermique décroît avec l'augmentation du niveau de dopage, à savoir avec une augmentation du nombre de porteurs de charge libres. D'autre part, la conductivité électrique et la conductivité thermique du composant électronique est augmenté avec l'augmentation du niveau de dopage. Par conséquent, le niveau de dopage optimal, qui est le niveau auquel la valeur maximale est fournie par la figure thermoélectrique du mérite est dans la plage de 10 ¹⁹ à ^Octobre de 20 opérateurs par centimètre cube.

Lors de la formation d'un alliage ou une solution solide de deux ou plusieurs semi-conducteurs, des éléments ou des composés des phénomènes suivants se produisent généralement: Les changements de coefficient Seebeck très peu lors du changement de composition d'alliage. Ceci est particulièrement vrai pour les semi-conducteurs, mais certainement pas pour les métaux. En outre, en raison de la dispersion d'alliage conductivité électrique, conductivité thermique et donc, en général, aura une valeur inférieure à la moyenne linéaire simple des valeurs respectives des deux ou plusieurs composants d'alliage. En effet, en raison de la diffusion de l'alliage a tendance à influencer la conductivité thermique, en particulier le composant de réseau de celui-ci, dans une plus grande mesure que la conductivité électrique. En effet, la conductivité thermique est obtenue en mélangeant deux ou plusieurs composants semi-conducteurs ou déterminée uniquement des ingrédients, ayant la plus grande différence de masse atomique et le volume occupé par les atomes (volume covalente). Par conséquent, la conductivité thermique adopte une valeur minimale à une certaine composition intermédiaire entre les valeurs de x = 0 et x = 1 et généralement beaucoup plus faible que les valeurs correspondantes de l'un d'eux.

En général, nous pouvons déterminer la conductivité thermique en treillis qui sont obtenus par mélange ou alliage de deux des semi-conducteurs. Cette capacité est basée sur une théorie à l'origine développé P.Dzh.Klemensom en 1955, mais il est plus connu comme la théorie Callaway. Pour la diffusion des phonons par des défauts ponctuels, principalement en raison de différences dans leurs masses Professeur Clemens a donné l'équation suivante définissant obtenue à la suite de changements dans la conductivité thermique du réseau:

où k est la conductivité thermique du réseau à la suite de la diffusion par les défauts ponctuels, ₀ est un zéro angulaire vibrations fréquence de phonons, dans lequel un chemin libre de voie médiane avant la diffusion sur un défaut isolat est cette valeur à sa propre diffusion, _D est la fréquence Debye = vibrations k phonon _{D / h,} K - constante de Boltzmann, et - Vitesse du son, ou de la vitesse de phonon. En l'absence de défauts ponctuels, qui est un semi-conducteur pur ou nesplavnogo sa conductibilité thermique propre du réseau peut être déterminé par l'équation suivante:

sur la base du travail de Callaway et Von Bayer, Barshcheuski Keylet et Flerial (Callaway, Von Baeyer, Borshchevsky, Caillat, Fleurial) pourrait réduire le dessus des résultats théoriques P.G.Klemensa le formulaire ci-dessous, qui est généralement plus utile pour la pratique options de paiement:

où _D est la température de Debye, La figure ³ représente le volume moyen par atome dans le cristal, _{s -} la vitesse moyenne du son, ou de la vitesse de phonons, h -, u constante de Planck - paramètre paramètre de diffusion de l' alliage d'échelle et D est une dispersion d'alliage. Les équations ci-dessus peuvent être appliquées à tous les types d'alliages, ou des solutions solides, en particulier ceux qui sont à base de composés chimiques ou intermétalliques. Le son vitesse _v s sont de préférence obtenues par mesure directe. paramètre Scattering comprend en tant que membre représentant la fluctuation de la masse G _A^M et un membre représentant le montant de ^{la V}_A T, défini comme suit la fluctuation:

_^f i A = la proportion relative de chaque taille particulière de l'atome A,

_{A, B, C, D =} paramètres de déformation réglable

- Le poids moyen global pour l'alliage = .

p _{i -} les proportions atomiques des atomes dans le composé A = .

dans laquelle _A a B b C c D d est, par exemple, la formule chimique d'un constituant d'alliage particulier ou d'une solution; A, B, C et D sont des éléments séparés. Le paramètre global de dispersion de l'alliage déterminé par la formule:

L'analyse théorique ci-dessus est destiné à montrer que, dans le but de minimiser la conductivité thermique réseau de l'alliage ou solution solide fluctuations de la masse et le volume devrait être maximisée. Cependant, il n'y a aucun moyen de contrôler ces variations de masse et de volume, indépendamment l'un de l'autre. Ces deux paramètres sont simultanément déterminés par la nature des éléments sélectionnés pour la composition d'alliage ou d'une solution solide, qui travaille avec, ou qui cherchent à se développer. En outre, la fluctuation, ou la différence de masse entre la masse d'éléments dans un des sites de réseau correspondantes dans beaucoup plus d'impact sur la réduction de la conductivité thermique réseau, que la fluctuation du volume, ou les différences de volume. En outre, le paramètre de variation de masse est généralement possible de calculer avec plus de précision que de fixer les variations de volume. Ceci est dû au fait que, pour une détermination précise des paramètres de variation de volume est nécessaire pour avoir la valeur exacte du paramètre de contrainte . Étant donné que des données fiables pour le paramètre de déformation généralement pas disponibles, en particulier pour de nouveaux matériaux tels que les alliages, ou des solutions solides, qui constituent les modes de réalisation de la présente invention, il est nécessaire d'effectuer des mesures expérimentales sur des échantillons de ces alliages, ou des solutions solides. En outre, un mécanisme supplémentaire, à savoir l'interaction phonon-électron, ou la diffusion des phonons des transporteurs ou des électrons de charge, peut conduire à une réduction supplémentaire de la conductivité thermique réseau. Cette diffusion supplémentaire ou excrétée très sensible, en particulier dans les semiconducteurs fortement dopées de type n, à savoir les semi - conducteurs qui ont une concentration de porteurs de charge libres dans l'intervalle de 1 × ¹⁹ Octobre à 5 × ²⁰ octobre porteurs par centimètre cube.

Afin de développer ou de sélectionner un matériau thermoélectrique idéal, qui a le potentiel chiffre thermoélectrique le plus de mérite, la conductivité thermique doit être minimisée. Dans le couple thermoélectrique, destinés à la production d'énergie, ou thermocouple, par exemple, une conductivité thermique élevée signifie que la chaleur sera transmise, ou un transfert en circuit fermé directement à partir du chaud à la jonction froide, sans être converti en énergie électrique. L'analyse ci-dessus ici par «critère de sélection d'un élément lourd" pour minimiser la conductivité thermique Joffe de notre matériau thermo-électrique idéal éventuel, la réduction au minimum mentionnée ci-dessus a été obtenue par le choix du plomb ou du bismuth en tant que constituant ce matériau thermo-électrique idéale. Étant donné que ces deux éléments ont à peu près la même masse atomique, qui est 207.2 et 208.98 ont Pb y Bi, les deux ont une chance égale de choix pour une utilisation dans la composition de la matière. Ainsi, le bismuth Bi a une conductivité thermique beaucoup plus faible que le plomb Pb, tandis que leur point de fusion se situe à peu près au même niveau.

Etant donné que le matériau est essentiellement mis au point un semi-conducteur, le second choix est variante de silicium. En fait, le silicium, ainsi que le germanium, sont des éléments semi-conducteurs les plus authentiques dans le tableau périodique. Cependant, parce que le silicium et est classé comme un nonmetal ou métalloïde, ce qui lui donne un avantage sur le germanium. Ceci est confirmé par le fait que la conductivité électrique du silicium à une température de 20 ° C de 2,52 x 10 ^-6 (ohms-cm) ^-1, tandis que la conductivité du germanium 1,45 × 10 ^-2 (ohm-cm) ^-1 . Ceci permet la sélection de préférence dans le silicium par rapport au germanium.

Поскольку кремний имеет относительно высокое значение теплопроводности, составляющее приблизительно 1,49 Вт·см ^-1 К ^-1 , при комнатной температуре, она должна быть уменьшена или минимизирована в максимально возможной степени. Один из способов достижения этого состоит в сплавлении кремния с магнием или более точно в формировании химического соединения между кремнием и магнием. Это приводит к формированию соединения силицид магния Mg ₂ Si, который имеет теплопроводность при комнатной температуре, составляющую приблизительно 0,08 Вт·см ^-1 К ^-1 . Таким образом, благодаря реакции Mg с Si можно снизить теплопроводность последнего приблизительно в 19 раз, что является достаточно существенным, и при этом не возникает серьезное нарушение исключительных полупроводниковых свойств кремния, в частности его высокой термоэлектрической мощности. Таким образом, магний представляет собой третий выбранный элемент.

Выбранные три элемента, а именно висмут или свинец, кремний и магний, представляют собой основные составляющие состава. Далее требуется перейти к следующему этапу и выбрать четвертый элемент для получения состава в соответствии с настоящим изобретением. Поскольку основная цель состоит в минимизации теплопроводности, четвертый элемент выбирают так, чтобы это привело к существенному снижению теплопроводности, благодаря его "взаимодействию" с магнием, приводящему к рассеянию сплава. Для обеспечения максимальной эффективности этот элемент предпочтительно должен иметь такую же электронную структуру, то есть он должен принадлежать к той же группе, что и магний. Поэтому следует обратить внимание на группу ПА, которая, помимо магния, и включает бериллий, кальций, стронций, барий и радий. Используя еще раз "критерий выбора тяжелого элемента", можно было бы выбрать радий, поскольку он обладает наибольшим атомным весом из всех элементов в группе НА, равным 226. Тем не менее радий следует исключить из-за его высокой радиоактивности. Это оставляет только четыре элемента для выбора, в частности бериллий, кальций, стронций и барий. Поскольку барий имеет наибольший атомный вес из всех перечисленных четырех элементов, в качестве четвертого и последнего элемента выбирают барий. Это гарантирует то, что взаимодействие, приводящее к "рассеянию сплава" или скорее "рассеянию флуктуации массы и объема", между Mg и Ва будет максимально большим. Это позволяет получить минимальное или наименее возможное значение решеточной теплопроводности предполагаемого состава.

De retour au premier élément de choix pour la composition prévue, choisir le plomb ou le bismuth. Etant donné que le degré d'interaction qui conduit à la "diffusion due aux fluctuations du poids et du volume» entre Si et Pb et Bi sont à peu près égaux, le critère de décision ou le facteur est le degré de similitude entre la structure électronique du silicium et l'un de ces deux éléments. Par conséquent, la préférence peut être donnée de plomb Pb, le plomb et le silicium, comme appartenant à une colonne ou un groupe de la classification périodique, à savoir, le groupe IVB, tandis que le bismuth appartient au groupe VB. Et il a donc une structure électronique différente de la structure en silicium. Par conséquent, le bismuth est mis au rebut ou exclu, et le premier élément sélectionné est du plomb, Pb. Par conséquent, la composition finale, se compose de quatre éléments: le plomb, le silicium, le magnésium et le baryum. Cette composition est le mode de réalisation basique de la présente invention. La recherche de Mendeleev Tableau périodique des éléments, on peut voir que les quatre éléments occupent les angles du rectangle. Comme indiqué précédemment, la conductivité thermique de la structure en treillis diminue en raison d'une double interaction, à savoir "diffusion due aux fluctuations de la masse et du volume» entre les atomes de silicium et du plomb, et par suite d'autres interactions, exprimée en "dispersion due à la masse et le volume des fluctuations" entre les atomes de magnésium et de baryum. Double ou double "diffusion due aux fluctuations de poids et de volume," conduit à une réduction très significative de la conductivité thermique en treillis de la composition résultante. Ceci est évident à partir du tableau suivant:

membre	Mg	Ba	si	Pb
masse atomique	24,305	137,327	28,086	207,2
Le rayon de l'atome, Å (covalente)	1,36	1,98	1.11	1,47
Le volume occupé par l'atome cm3 / mol =	13,97	38.21	12.05	18.27
Électronégativité	1.31	0,89	1.90	2.33

à partir duquel on peut conclure que:

(1) Il y a une très forte diffusion due aux fluctuations de poids entre les atomes de Mg et Ba atomes, et entre les atomes et Si et Pb atomes. Ceci est dû à la différence significative entre le poids atomique de Mg et Ba, mais aussi entre Si et Pb.

(2) il y a une certaine dispersion de degré en raison des fluctuations du volume entre les atomes de Mg et Ba, et les atomes de silicium et entre et Pb. Ceci est dû aux différences de rayon atomique et dans l'espace occupé par les atomes entre Mg et Ba, mais aussi entre Si et Pb.

(3) En raison des différences d'électronégativité qui règne dans Mg et Ba ont tendance à une réaction chimique formant des connexions avec chacun de Si et le Pb, respectivement. Ainsi, la composition peut être préparée sous la forme d'un alliage ou d'une solution solide de composés intermétalliques contenant du siliciure de magnésium, plumbide de magnésium, le baryum et le baryum siliciure plumbide.

(4) Il est peu probable que le Mg et Ba, mais aussi de Si et Pb forment des composés chimiques significativement plus faibles différences d'électronégativité entre elles par rapport à celles des valeurs comprises entre Mg et Si et Mg et Pb, entre Ba et Si, et Ba et Pb.

Par conséquent, la composition ainsi obtenue est déterminée par les composants de la formule chimique ci-après:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

À partir de la formule ci - dessus , il est évident que la composition est essentiellement composée de siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacé par du baryum et une partie du silicium est remplacée par du plomb. Ceci est apparemment dû à réduire sensiblement ou minimiser la conductivité thermique de la composition, en particulier sa conductivité thermique du réseau. La composition ainsi obtenue doit avoir une conductivité thermique de réseau minimum. Car il devrait recevoir une conductivité thermique totale minimale. D'autre part, le pouvoir thermoélectrique facteur ² S Il doit être maximisée. Ceci est réalisé par une composition minutieuse de dopage des atomes ou des impuretés étrangères pertinentes dans les quantités appropriées. L'agent de dopage ou d'impuretés peuvent être constituées d'un seul élément ou plusieurs éléments et / ou composés de ceux-ci. Introduction de l'agent de dopage ou d' impuretés dans la substance est habituellement réalisée de telle manière à avoir une concentration de porteurs de charge libres dans l'intervalle de 1 × 10 ¹⁵ à 5 x 10 ²⁰ porteurs par centimètre cube. La proportion atomique ou moléculaire de l'agent dopant, ou une impureté peut être approximativement dans la plage de 10 ^-8 à 10 ^-1. Les limites inférieures au-dessus de la concentration des porteurs de charge libres et la proportion atomique ou moléculaire de l'agent dopant, se réfèrent en fait à la limite, lorsque la composition est essentiellement "non dopé". Cependant, dans la pratique, la composition peut être de préférence dopée avec au moins un degré d'intensité légère à modérée, soit elle correspond à la concentration de porteurs de charge libres le 18 ^Octobre × 1 à × 1 ^Octobre 19 transporteurs par centimètre cube. Cela conduit généralement à une augmentation significative de la conductivité et peut être prévu, le facteur de puissance thermoélectrique et, en conséquence, le chiffre thermoélectrique du mérite. Il est préféré et peut être utilisé fort dopage, à moins que le résultat ne soit pas compromise énergie thermo-électrique, ou le coefficient Seebeck. Cela signifie que la concentration des porteurs de charge libres peut être maintenue dans la plage de 1 × ¹⁹ Octobre à 5 × ²⁰ octobre porteurs par centimètre cube. Il est certainement conduire à la maximisation de la puissance thermoélectrique facteur S ² Cela, tout en minimisant la conduction thermique, tel que décrit ci-dessus, conduisent spécifiquement pour maximiser le chiffre thermoélectrique du mérite. Ainsi, la concentration des porteurs de charge libres dans la composition du matériau doit de préférence être dans la plage de 1 x 10 ¹⁸ à 5 x ²⁰ supports octobre par centimètre cube, et dans lequel la proportion atomique ou moléculaire correspondant de l'agent de dopage ou d' impuretés, de préférence 10 ^-5 à 10 ^-1.

Il convient de noter que toute l'analyse qui précède porte sur le rendement et les propriétés de la composition thermo-électrique lorsque l'on travaille à des températures relativement basses, à savoir non supérieure à environ la température ambiante. Il convient de souligner que la composition a tendance à avoir des propriétés de matériau de type n à de basses températures, même sans dopage. L'augmentation de la température de la concentration des porteurs de matériau a tendance à augmenter en raison de l'activation thermique et le n-type de caractéristique est plus prononcée. Par exemple, des échantillons de Mg ₂ Si non dopé préparés en utilisant la technologie de la métallurgie des poudres en utilisant le froid uniaxial, puis le frittage, en l'absence d'exposition à l'atmosphère d'oxygène, on a constaté une augmentation significative de la puissance thermo - électrique et du facteur de puissance thermo - électrique, comme l'élévation de température d'environ 300 K , à une valeur maximale ou le plateau à environ 800 K. il a été déterminé que les échantillons sont semiconducteur de type n. Cela indique que le dopage est probablement pas nécessaire à tous peuvent la préparation ou l'obtention de type n thermocouples ou robinets dispositifs thermoélectriques constitués de la composition ci-dessus. La composition de dopage intentionnel pour conférer des propriétés de type n peut être utilisée uniquement lorsque nécessaire. Ce qui précède est particulièrement vrai pour des températures de fonctionnement nettement supérieure à la température ambiante.

La même chose vaut pour le cas où la composition est utilisée pour fabriquer un drain de type p ou d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique thermopile. Pour un matériau de type p dopage doit être spécifiquement ou accepteur d'impureté élément ou de type p dopantes. Un procédé pour effectuer un tel dopage est décrite en détail dans les modes de réalisation respectifs de la présente invention donnée ci-dessus et dans les paragraphes précédents. Ainsi, l'obtention d'un matériau thermo-électrique de type p est généralement réalisée plus compliquée que la production d'un matériau de type n. Cela vaut en particulier pour les matériaux constitués de plusieurs éléments, avec des différences significatives entre le poids atomique et le volume occupé par des atomes, tels que un alliage ou d'une solution solide de baryum magnésium siliciure plumbide avec qui nous traitons et qui est le mode de réalisation fondamental de la présente invention. Tous ces matériaux ont tendance à être semiconducteur de type n, et cette tendance est de plus en plus prononcé, qui devient plus grave lorsque la température augmente lorsque sa valeur dépasse considérablement la température ambiante. En outre, les performances des matériaux thermoélectriques de type p ont généralement tendance à avoir une valeur pire que dans les matériaux de type n. Ceci est dû au fait que la mobilité des trous est généralement inférieure à la mobilité des électrons. La gravité de ces deux problèmes peuvent être réduits par un choix judicieux des conditions de traitement ou le mode de dopage. Cette situation peut encore être améliorée lorsque la composition de type p généralement pas utilisé à des fins de production d'énergie, mais seulement dans des dispositifs destinés à thermoélectriques de pompage de chaleur et de froid thermo-électrique, qui fonctionnent à des températures plus basses. Les dispositifs thermoélectriques, la production d'énergie devraient recevoir la technologie de soins d'urgence ou une méthode de dopage tels dopant moyen et le niveau de dopage, ainsi que la technologie ou la technologie des matériaux de SPM fonctionnellement graduée, comme décrit dans plusieurs modes de réalisation décrits ici, qui peuvent aider à améliorer situation. Si, toutefois, il y a un problème avec la composition du type p à l'égard de ses caractéristiques ou d'un potentiel permettant d'obtenir et de maintenir ses caractéristiques de type p, et en particulier à haute température thermo-électriques, il est possible de remplacer une partie de type p à une sortie passive Goldsmid (Goldsmid), consistant en supraconductrice avec haute température critique. Dans ce cas, la composition sous la forme, tel que défini ici, peut être utilisé pour produire uniquement de type n drain ou dispositif de thermocouple pour la conversion d'énergie thermoélectrique directe. Ainsi, dans un dispositif thermoélectrique idéal prospective, qui comprend un thermoélément du robinet ou de type n composé de la composition de rétraction passive et Goldsmid ou thermoélément, remplacer le robinet de type p, la caractéristique de fonctionnement global de la performance de l'appareil est déterminée vidanger complètement de type n. En fait, le robinet passive utilisé simplement pour compléter ou d'un circuit électrique. Son utilisation ne conduit pas à une augmentation ou une diminution de l'une des performances et de l'énergie thermoélectrique efficacité de conversion de l'appareil. Cependant, elle les affecte indirectement, parce qu'elle évite l'utilisation de type p décharge avec de mauvaises caractéristiques, ce qui conduirait à une certaine détérioration de la performance et de l'énergie thermoélectrique efficacité de conversion.

Une variante de réalisation de la présente invention est basée sur la combinaison de siliciure de magnésium , Mg ₂ Si, la seule différence résidant dans le fait qu'une partie du magnésium est remplacé par au moins un élément choisi parmi un groupe de quatre éléments, comprenant le béryllium, le calcium, le strontium et le baryum, et qu'une partie du silicium est remplacée par au moins un élément choisi parmi un groupe de sept éléments, comprenant le germanium, l'étain, le plomb, l'antimoine, le bismuth, le sélénium et le tellure. La composition résultante a donc variante de la formule chimique des ingrédients constitutifs suivants:

Il convient de souligner que le principal ou central, de réalisation de la présente invention telle que définie par la formule:

est seulement un cas particulier de ce qui précède, plus générale et plus complète des ingrédients de la formule constituant № (2), dans lequel chacune des valeurs de u, v, w, a, b, d, e, f et g sont mis à zéro. Si l'on compare la formule de deux composition, les points suivants peuvent être mentionnés ci-dessus.

(1) Les alliages, ou des solutions solides, préparée selon le mode de réalisation de base, ou de formule № (1) aura un minimum absolu, ou le plus bas possible la conductivité thermique, en particulier de son composant de réseau.

(2) Les alliages, ou des solutions solides, préparé selon une variante de réalisation, ou de formule № (2) aura tendance à avoir une conductivité thermique plus élevée que les alliages préparés conformément à la formule № (1). En utilisant la formule № (2), cependant, peut conduire à d'autres compositions de matière, ayant des bandes interdites d'énergie moyennes plus élevées et les températures de fusion, qui peuvent être utiles pour les modes de réalisation de l'application d'une température plus élevée.

(3) Indépendamment de ce qui est spécifié au paragraphe (2) ci-dessus, à la fois le baryum et le plomb doivent être présents dans la composition au moins en petites quantités ou des proportions afin de ne pas dégrader excessivement le réseau de conductivité thermique minimale ou non procéder à son niveau beaucoup plus élevé.

(4) Bismuth et peut être utilisé en remplacement ou substitution de silicium partielle conformément à la formule № (2) ci-dessus. Cependant, il peut ne pas être le plus efficace que le plomb pour abaisser la conductivité thermique de réseau à la composition résultante à un minimum absolu. Ceci est dû au fait qu'il ne soit pas compatible avec le silicium, le plomb, et en raison du fait que le bismuth et le silicium ont des structures électroniques, puisqu'ils appartiennent à des groupes différents de la classification périodique. Cependant, le bismuth peut améliorer la composition du facteur de puissance thermo-électrique. En outre, le bismuth peut être utilisé comme substitut partiel du silicium, de préférence, non seulement individuellement, mais en combinaison avec le plomb. Ceci est avantageux pour empêcher la déviation de la conductivité thermique minimum treillis.

(5) Dans les composantes de la formule № (2) ci-dessus, ce qui représente la variante de réalisation plus large de la présente invention a indiqué que la proportion atomique de l'un des éléments autres que le baryum et le plomb, qui remplacent une partie de magnésium, ou une partie du silicium, ne peut pas est nul. Ceci permet d'obtenir la plus large couverture possible, ou la portée de la variante de réalisation.

(6) Indépendamment de toute l'analyse qui précède des composants de la formule № (1) donnée ci-dessus et représente un élément fondamental, ou central, de réalisation de la présente invention.

Les valeurs ou principes suivants l'obtention de bons matériaux thermoélectriques avec un niveau de qualité élevé et une efficacité énergétique élevée de conversion ont été fixés en 1957 pour Ioffe bande type semi-conducteur standard.

(1) porteuse de charge de la mobilité à la relation thermique réseau de conductivité doit être maximisée. Etant donné que le mélange de plusieurs composants entre eux pour former un alliage ou une solution solide a toujours tendance mobilité détérioration des électrons et des trous, dans le cas où le matériau est non pas un monocristal, mais aussi lorsque la température est beaucoup plus élevée que la température ambiante, la seule façon d'atteindre cet état est de réduire sensiblement le treillis conductivité thermique.

(2) La zone g de bande de déficit énergétique _E doit être supérieure à 4k _en T _int, où _k B est la constante, _T int Boltzmann et présente sa propre ou maximale d' exploitation température de jonction chaude, exprimée en Kelvin. En supposant que _T int = 880 ° C, ou 1073K, qui donne la valeur _E g = 0,37 eV (électron - volts).

(3) Le semi-conducteur peut être dopé à un mode d'impureté. Les critères ci-dessus ont été précisés par Pierre Eygrenom, qui a finalement les a amenés à la forme plus pratique suivante: dans les bons mécanismes thermoélectriques (dispositifs, production d'énergie), fonctionnant à une source de température froide (de jonction) ou à proximité ambiante, il est nécessaire d'utiliser des matériaux ayant propriétés suivantes:

(1) Température de fonctionnement de source chaude (de transition) d'environ 700-800 ° C

(2) Les solutions solides.

(3) Si possible, les matériaux anisotropes.

(4) La largeur de la bande d'énergie gap _Eg de l'ordre de 0,6 eV.

Etant donné que l'intervalle de bande d'énergie _Mg2Si est d' environ 0,78 eV, alors pour un alliage ou une solution solide, préparée par exemple selon la formule de composition suivante:

_Ba 0,4 Mg 1,6 Si 0,85 Pb 0,15

Nous pouvons calculer approximativement l'écart moyen de bande d'énergie, si l'on suppose qu'il existe une relation linéaire entre la largeur de composés gap d'énergie correspondants et leurs proportions atomiques ou moléculaires. Ces calculs ont été effectués et l'écart moyen de bande d'énergie pour un tel alliage a été déterminée à environ 0,63 eV. Cela indique qu'un composé appartenant à la réalisation de base de la présente invention répond essentiellement au critère № (4) Eygreyna Pierre, de sorte qu'il faut pour la bande interdite d'énergie était d'environ 0,6 eV. Critères № (1) et (2) sont satisfaites en principe à la fois primaire et alternent avec, et ayant un volume total supérieur mode de réalisation de la présente invention. Critère № (3) peut être satisfaite que si le matériau est un monocristal, étant donné que les monocristaux sont connus pour être anisotrope. tirer pleinement parti de toute anisotropie est utilisée, si la composition sera préparée comme un seul cristal.

En conclusion, il faut souligner que l'objectif principal et l'objectif de la présente invention est de fournir une composition ou d'une préparation ou d'un matériau qui est sensiblement réduite ou extrêmement faible, trellis conductivité thermique. Ceci est réalisé de la manière suivante.

(1) Le choix du silicium en tant que composition de l'ingrédient principal. Par conséquent, le silicium devient notre premier élément.

(2) effectuer les réactions chimiques du silicium avec du magnésium pour former le composé de _siliciure de _magnésium, Mg ₂ Si. Par conséquent, le magnésium est le deuxième ingrédient.

(3) Le remplacement d'une partie du silicium avec du plomb. Par conséquent, le plomb est le troisième constituant.

(4) Remplacement d'une partie du magnésium avec du baryum. Ainsi, le baryum est le quatrième élément.

Chacune des quatre étapes ci-dessus peut réduire de manière significative la conductivité thermique réseau du composé, d'un alliage ou d'une solution solide résultant. Ceci, bien entendu, se rapporte à la composition, ce qui représente le mode de réalisation principal de la présente invention est définie par la composition de formule suivante des ingrédients:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

et ayant très faible conductivité thermique réseau. La valeur de la conductivité électrique du réseau ne peut pas être exactement nulle, mais doit être très proche de lui. Ce critère est l'objet central de la présente invention.

En outre, dans le même temps est prévu pour recevoir une valeur très élevée du facteur de puissance PF thermoélectrique. Cette hypothèse est fondée sur les faits suivants.

(1) Le pouvoir thermo - électrique d'un siliciure échantillon de magnésium non dopé de type n _Mg2Si préparé par une technique de métallurgie des poudres en utilisant le pressage à froid dans un cylindre de platine, suivie d' un recuit dans une atmosphère d'argon gazeux à une température allant de 1073K à 1200K, à la manière expérimentale mesurée et détermine sa une valeur approximativement égale à 230 mV .K ^-1 à une température d'environ 330K, et de l' élever à un niveau d'environ 1000 mV · K ^-1 dans la plage de température allant de 700 K à 800 K. Il a été déterminé que la valeur maximale est obtenue à une température de 760K. La valeur du facteur de puissance mesurée expérimentalement du même échantillon a été définie comme variant de 0,3 × 10 ^-3 W m ^-1 K ^-2, à une température d'environ 330K, jusqu'à un maximum d'environ 5,4 × 10 ^-3 W m ^{- 1-2} K à une température de 760K.

(2) En conséquence, le chiffre thermoélectrique du mérite de l'échantillon de siliciure de magnésium, préparé comme indiqué ci-dessus, est raisonnablement élevée. Sa valeur à une 760K de température plus élevée, peut être calculé sur la base de la valeur connue de sa conductivité thermique, qui est d' environ 0,08 W · cm ^-1 · K ¹ pour fournir le chiffre thermoélectrique de mérite égal à 5,4 × 10 ^{-3 ×} 10 ^{-2 / 0,08 = 6,75 ×} 10 ^-4 K ^-1.

(3) Le mode de réalisation basique de la présente invention comprend une composition définie par la formule suivante:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

ce qui devrait avoir un pouvoir thermoélectrique peu près au même niveau ou même supérieur à celui du siliciure de magnésium, Mg ₂ Si. Ceci est confirmé par le fait que le baryum siliciure, ou plutôt le baryum disiliciure BaSi ₂ - l' un des ingrédients de la composition à la valeur de l'intervalle de bande d'énergie de largeur _Eg = 0,48 eV, est connu comme ayant une valeur de la puissance thermo - électrique S = 600 mV .K ^-1 à la chambre température. Cette valeur est beaucoup plus élevée que celle de Mg ₂ Si pur à la même température. Ainsi, les valeurs relativement élevées de la puissance thermo - électrique du composé ci - dessus BaSi ₂ devrait se traduire par une augmentation substantielle de la composition globale de la puissance thermo - électrique. Ceci est en outre supporté par le fait que les semi-conducteurs, par lequel des bandes des zones de valence et / ou de conduction dominée nature de la bande de conduction de type D peut présenter la possibilité de combiner la valeur élevée de Seebeck, ou le facteur de puissance thermo-électrique, typique des alliages de métaux de transition, avec la capacité de fournir un niveau optimal de dopage, typiques des matériaux thermoélectriques conventionnels. Peut - être, certains composés métal-silicium ont une combinaison préférée de propriétés, et le baryum siliciure BaS ₂ est certainement l' un d'entre eux (plus exactement, le baryum disiliciure).

(4) La conductivité électrique de la composition préparée conformément au paragraphe (1) ci - dessus à l' égard de Mg ₂ Si siliciure de magnésium peut être améliorée par la lumière, le dopage modérée ou forte, en utilisant comme agent de dopage atome étranger approprié, ou des atomes. Cependant, le dopage doit être effectuée avec la plus grande précaution afin de ne pas dégrader par la valeur de la force thermo-électrique, S, à des températures supérieures sensiblement supérieures à la température ambiante.

(5) Le facteur de puissance thermo-électrique peut être encore augmentée en préparant une composition, en fonction des composantes alternatives de la portée plus large de la formule:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

dans lequel Ba et Pb et présents dans des proportions atomiques suffisamment importantes, par exemple, pas moins d'environ 80% des quantités stoechiométriques appropriées ou nécessaires, et dans laquelle une partie de Ba et / ou une partie de Pb sont remplacés par un ou plusieurs éléments sélectionnés conformément aux instructions ingrédients de la composition de la formule. Cela peut conduire à une certaine augmentation de la puissance thermo-électrique, le facteur de puissance thermo-électrique, l'écart moyen de bande d'énergie et de la température de fusion moyenne de la composition résultante. Cependant, une diminution significative dans les proportions atomiques de Ba et / ou Pb dans la composition conduit certainement à une augmentation correspondante de la conductivité thermique treillis. Autant que possible, ce qui devrait être évité. Par conséquent, toute substitution éventuelle de Ba et / ou Pb, même partielle en utilisant un autre élément ou les éléments, doit être réduite à un minimum absolu afin de ne pas nuire à la conductivité thermique treillis. La solution idéale serait l'élimination complète de tout type de substitutions d'un quelconque des éléments, qui est, de baryum ou de plomb, ce qui pourrait conduire à ou fournir absolue réseau minimum la conductivité thermique et la conductivité thermique totale minimum absolu. Pour cette raison, un alliage ou une solution solide de magnésium-silicium-plomb-baryum ou de base est un élément central, de réalisation de la présente invention. la figure thermoélectrique du mérite de la composition ci-dessus:

peut être calculée avec les éléments suivants:

(1) La composition préparée selon la formule constitutionnelle de base:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

dans laquelle r varie de 0,1 à 0,4, et x varie de 0,1 à 0,3, doit avoir une conductivité thermique totale minimale

k = k _tot = 0,002 W · cm ^-1 · K ^-1

à environ la température ambiante. Elle peut être considérée approximativement égale à la valeur minimum de la conductivité thermique treillis.

(2) Etant donné que la composition définie selon la formule de base ci - dessus, est essentiellement constitué de siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, on peut supposer qu'il a le même pouvoir thermo - électrique et du facteur de puissance, comme le siliciure de magnésium. La valeur de puissance mesurée expérimentalement pour le rapport _Mg2Si a été déterminée comme étant:

PF = S ² = 5,4 × 10 ^-3 W m ^-1 K ^-2

à une température de 760 K. Par conséquent, le facteur de puissance thermo-électrique est la suivante:

et le facteur de puissance thermo-électrique sans dimension est égale à:

ZT = 2,7 × 10 ^-2 × 760 = 20,52

Etant donné que les meilleurs matériaux thermoélectriques connus ou utilisés de nos jours, tels que _Si 0,7 Ge 0,3, _Mg2Sn x Sn _1-x, et d' autres ne permettent pas sensiblement dépasser la valeur ZT = 1, la valeur ZT obtenue ci - dessus pour la composition est présente percée dans le domaine de la thermoélectricité.

Cette analyse ne serait pas complète sans le calcul de l'efficacité de l'énergie du dispositif de conversion thermoélectrique contenant la composition ci-dessus. L'équation suivante, qui est bien connu dans l'art peut être utilisée pour calculer l'efficacité:

et dans lequel S ² Cela dépend des propriétés électroniques et k dépend, presque entièrement, sinon envisager de conductivité thermique électronique sur les propriétés du réseau. En effectuant les substitutions dans l'équation (1) en utilisant les équations (2) et (3) et, après des manipulations mathématiques, les résultats suivants peuvent être obtenus:

Pour un cas limitée, lorsque la valeur de T _c se rapproche de la valeur _T h, on obtient

et

et obtenir ainsi:

Le premier terme entre parenthèses sur le côté droit de l' équation (7) représente un rapport de l'efficacité de la conversion d'énergie d'un moteur thermique idéale, fonctionnant entre une température _T h maximale et la température minimale T _c, conformément à la seconde loi de la thermodynamique. Il est connu que le rendement de Carnot. En supposant un dispositif de conversion d'énergie thermo - électrique, à savoir un générateur de puissance, fonctionnant entre une température de transition à chaud de 800 K et une température de jonction froide de 300 K, il se compose d' un matériau ayant une composante de qualité Z = 2,7 x 10 ^{-2 K -1} et en supposant que la valeur précédente de Z obtenue à 800 K au lieu de 760 K, ce qui est à peu près correct, on obtient:

Le résultat plus l'efficacité de l'action de taux de conversion de l'énergie semble préférable lorsque l'on compare avec la meilleure valeur pour les centrales classiques actuellement utilisés, y compris les chaudières bien conçues, vapeur et turbines à gaz et les moteurs et diesel. La valeur de l'efficacité des étapes de conversion d'énergie peut être calculée de façon plus précise, si au lieu de 800 K dans l'équation précédente, on substitue la température moyenne entre les jonctions froides et chaudes, ce qui est égal à 500 K. Dans ce cas, un calcul plus précis à l'aide de l'équation (4) Rendement:

Cette valeur est le taux de conversion d'énergie utile, même plus d'action que la valeur précédente de 0,408. Ainsi, en ce qui concerne les modes de réalisation de la présente invention peut tirer les conclusions suivantes.

Le principal mode de réalisation de la présente invention se rapporte à une composition contenant du magnésium, le silicium, le plomb et le baryum. La composition peut être utilisée dans la production de thermocouples ou des robinets de type p dispositif de type n et / ou pour la conversion de l'énergie thermoélectrique directe, comprenant un retrait positif robinet négative jonction chaude et une jonction froide. Etant donné que chacun des éléments de magnésium et de baryum réagissent chimiquement et forme une connexion à chacun des éléments silicium et du plomb, respectivement, la composition peut être considérée comme un alliage ou une solution solide de composés intermétalliques contenant du siliciure de magnésium, plumbide de magnésium, le baryum, le siliciure et le baryum plumbide. Que l'alliage ou une solution solide, contient des proportions atomiques importantes à la fois du magnésium et du silicium, dans le rapport stoechiométrique de 2: 1, la composition peut être considérée comme comprenant essentiellement du siliciure de magnésium Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacé par du baryum et une partie du silicium est remplacée par du plomb. La composition est donc déterminée par les composants de la formule suivante:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

Remplacement ou ayant une portée plus large de la forme de réalisation de la présente invention est essentiellement basée sur la formule ci-dessus, les composants, mais en diffère en ce que le magnésium est remplacé par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le béryllium, le calcium, le strontium et le baryum, et cette partie du silicium est remplacée par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe comprenant le germanium, l'étain, le plomb, l'antimoine, le bismuth, le sélénium et le tellure, dans lequel la composition résultante des composants est déterminée par la formule suivante:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g

dans laquelle r = u + v + w + z et s = a + b + c + d + e + f + g.

La composition définie en conformité avec les principales composantes de la formule, comprenant seulement quatre éléments, ou bien, déterminée en utilisant la formule des composants plus larges comprenant 13 éléments peuvent être utilisés sous forme non allié, à savoir sans l'introduction d'un agent de dopage ou de l'impureté. Cependant, si nécessaire, et il peut être dopé. Cela signifie que l'addition d'un dopant ou d'impureté seulement à la composition utilisée pour la sélection, si nécessaire. Le dopage est un sujet très délicat et complexe, et pourquoi il faut le faire avec une extrême prudence. Il est absolument nécessaire, si les propriétés thermo-électriques et des paramètres de structure peuvent être optimisés. Tous les énoncés ci-dessus se rapportent évidemment à dopage de type n. D'une manière générale, les semi-conducteurs, en particulier lorsqu'ils sont utilisés comme matériaux thermoélectriques sont généralement dopés pour obtenir la valeur maximale de la figure de mérite thermoélectriques. Cette composition, qui est un semi-conducteur, par conséquent, ne fait pas exception. Cependant, des travaux expérimentaux effectués récemment par rapport à l'échantillon de _siliciure de _magnésium, Mg ₂ Si, préparé en utilisant la technologie de métallurgie des poudres, a abouti à un facteur de puissance extrêmement élevée, qui est de 5,4 × 10 ^-3 W m ^-1 K ^-2, qui, lorsqu'elle est extrapolée, ou appliqué à la composition, et en combinaison avec une très faible conductivité thermique totale, à savoir, 0,002 W · cm ^-1 · K ^-1, permettant d'obtenir la figure thermoélectrique de mérite Z = 2,7 × 10 ^-2 K ^-1 et adimensionnel La valeur de l'indice de qualité ZT = 20,5 à une température de 760 K. L'échantillon est dopé semiconducteur de type n, qui rend les résultats ci-dessus pour Z et les valeurs les plus remarquables ZT.

Le point principal de la présente invention est telle que des résultats exceptionnels ont été obtenus ou peuvent être préparés sans dopage que ce soit. Toutefois, étant donné que nous avons affaire ici avec un tout nouveau line-up, à savoir un alliage ou d'une solution solide de magnésium-silicium-plomb-baryum, nous ne pouvons pas être absolument sûr de la nécessité de dopage, ou en l'absence d'un tel besoin. Cela peut nécessiter composition légèrement ou modérément dopée. Les données expérimentales ci-dessus relatives au siliciure de magnésium pur, cependant, conduisent à la conclusion que la première dopage de type n est probablement pas nécessaire, en particulier pour une utilisation à des températures élevées. Toute conclusion définitive à cet égard doit être fondée sur des données expérimentales concrètes relatives à la composition elle-même. Quelle que soit la méthode de préparation ou de fabrication de la composition tendront toujours un semi-conducteur de type n, même à l'état non dopé. En outre, cette tendance de la prévalence des comportements de type n devient de plus en plus prononcé que l'augmentation de la température à un niveau nettement supérieur à la température ambiante. Cela confirme la conclusion primaire ou initiale dopage de type n de la composition, ne sont pas susceptibles d'avoir besoin, en particulier, dans ces applications, qui emploient la température de fonctionnement relativement élevé. L'obtention ou la préparation de la composition de type p, nécessite néanmoins de dopage par un atome étranger ou une impureté de type p, qui est généralement considéré comme un accepteur. Dans ce cas, le nécessaire ou recommandé dopage lourd élément d'alliage ou des éléments et / ou composés de type p. Compte tenu du comportement de type n composition tendances dominantes exposition, même sans dopage en général, la préparation du matériel de type p est généralement plus difficile que l'obtention d'un matériau de type n. Il est donc nécessaire pour dopage lourd de la composition de type p. Cela devient encore plus important d'empêcher la transition d'un matériau de type p dans le comportement de type n avec l'augmentation de la température à un niveau sensiblement plus élevé que la température ambiante, égale à 298K.

Pour les raisons énumérées ci-dessus et de fournir un dopage plus efficace de l'élément d'alliage général choisi de préférence dans le groupe à la gauche du groupe constitué de Be, Mg, Ca, Sr et Ba, qui est du groupe IA. Ainsi, les éléments choisis comme matériaux dopants préférés ou un agent de type p, sont le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium et le francium. Lithium exclue lorsqu'elle est utilisée comme un dopant accepteur ou un élément de type p, dans la pratique, car il présente des caractéristiques de type n, i.e. comportent ou agir en tant que donateur. Cette situation est expliquée par le fait que les atomes de lithium en raison de leur taille relativement petite passent entre des atomes d'hôte dans une partie située au niveau des points de réseau, au lieu de les remplacer. De même, la France est inacceptable, car elle est à la fois instable et radioactif. Ainsi, il est possible de faire une sélection de quatre éléments, qui sont les matériaux les plus efficaces et les plus recommandés dopées de type p ou des impuretés d'accepteur à la composition et qui sont le sodium, le potassium, le rubidium et le césium. En raison du fait que ces éléments sont fortement électropositif, attendre une réaction chimique violente ou intense au cours de leur entrée dans la matière hôte ou d'une composition. Si cela est peu pratique, ces éléments, qui est Na, K, Rb et / ou Cs, on peut faire réagir pour former des composés avec un autre élément ou des éléments, de préférence le silicium et / ou du plomb. Dans ce cas, une ou plusieurs de ces éléments peuvent être utilisés pour remplacer une partie ou la substitution de magnésium et / ou baryum. La formule des composants de la composition résultante ressemblera chimique:

_{Na 2u K 2v Rb 2w Cs 2y} Ba 2z Mg _{2 (1-r) Si1-x Pb x}

dans laquelle r = u + v + w + y + z représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du magnésium, dans lequel la valeur de r varie de 0,1 à 0,4, dans lequel la somme de (u + v + w + y) varie d' 10 ^-8 à 10 ^-1, dans lequel chacune des valeurs de u, v, w et y varie de 0 à 0,1, dans lequel z est égale ou supérieure à 0,1, et dans lequel x varie de 0,1 à 0,3. Les éléments d'alliage de type p au-dessus, à savoir Na, K, Rb et Cs, sont supposés former des composés chimiques avec Si et / ou Pb, dans le rapport stoechiométrique correct de 2: 1. Quatre éléments d' alliage ne devrait, en particulier, pour former des composés tels que Na ₂ Si, K ₂ Si, Rb et Cs ₂₂ Si Si, dans la formule de composition ci - dessus était correcte. Cependant, en réalité, bien sûr, les compositions Nasi formées, KSi, etc. Par conséquent, le mélange doit être préparé à partir des composés naturels, tels NaSi et Na, afin d'obtenir le produit final, un équivalent de Na ₂ Si. Par exemple, en supposant que seul Na remplace le Mg dans la composition de siliciure de magnésium , Mg ₂ Si, la formule suivante peut être écrite:

rNaSi ARN + + (1-r) _Mg2Si-Na2 Mg _{2 (1-r) Si}

et l'alliage ou d'une solution solide:

Mg ₂ Si _{1-x Pb x}

nous pouvons écrire:

r (NaSi) _{1-x + RNA1-x + (1-r)} Mg ₂ Si _{1-x (NaPB) x + rNa} x + ( 1-r) Mg _2Pb x = Na 2r Mg _{2 (1-r ) Si (1-x)Pb x}

Cela donne une idée ou le point de départ pour le dopage en utilisant tout autre élément de dopage. Une approche similaire est applicable aux éléments, ou plutôt composés utilisés pour le dopage de type n. Par conséquent, le dopage avec un ou plusieurs éléments de Na, K, Rb et / ou Cs, sous leur forme élémentaire ou sous forme de composés purs avec un autre élément ou des éléments, de préférence avec du Si et / ou Pb, comme il est indiqué ci-dessus, permet fournir un dopage de type p beaucoup plus puissant et efficace, que d'utiliser l'un des éléments appartenant aux groupes de IIIA à la table périodique IIIb. Certains de ces éléments sont connus comme éléments d'alliage ou des accepteurs de type p, certains sont des donateurs, et certains présentent un comportement imprévisible en raison du manque de données expérimentales, et mieux ne pas les utiliser. La possibilité de l'utilisation des éléments d'alliage dans la région de type p au-dessus de la table périodique, par exemple, que pour Cu et Ag. D'autres éléments tels que Fe, Al, Ga et In, les éléments d'alliage sont de type n. Bor montre la double nature de l'impact, parfois, il agit en tant que donneur, et parfois, comme un accepteur, en fonction du niveau de dopage, ou des changements dans la concentration des porteurs de charge. Il a été déterminé qu'il peut être utilisé pour contrôler le type p de la concentration des porteurs de charge. Habituellement, elle conduit à de type p, la concentration de porteurs plus élevée frais. Bore ainsi être utilisée pour augmenter l'efficacité de type p dopage, que ce soit seul ou en association avec d'autres dopants.

Préparation de la composition de n-type nécessite une des trois approches suivantes: le matériau peut être facilement dopé ou modérément dopé, ou il peut simplement être utilisé sous la forme telle qu'elle est, sans aucun dopage à tous, qui est tout à fait non dopé. La forte dopage de type n est ainsi éliminé, puisque la composition présente le comportement et les caractéristiques du type n, même à l'état non dopé. En général, si le dopage de type n est désiré ou nécessaire, auquel cas elle peut être réalisée en introduisant une partie ou l'introduction d'un atome étranger qui est généralement considéré comme dopant donneur ou de type n élément. Pour un dopage plus puissant et plus efficace, en général, l'agent dopant ou d'un matériau doit contenir de préférence un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe à la droite de celui contenant du Si et du Pb, soit des groupes VB, VIB et VIIB de la classification périodique des éléments. Par conséquent, les éléments sont utilisés comme agents dopants ou de type n, de préférence sont l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le polonium, le fluor, le chlore, le brome, l'iode et astatine. En outre, le polonium et l'astate peuvent être éliminés parce qu'ils sont radioactifs. Fluor et exclut en raison de sa très grande réactivité, car il est l'élément le plus électronégatif dans le tableau périodique. Ainsi, il y a une liste de douze éléments qui permet de choisir les matériaux les plus efficaces et les plus recommandés pour impuretés dopantes de type n ou de la composition des donateurs. Ainsi, le ou les matériaux de dopage de type n préférés comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome et l'iode. Ces éléments peuvent être utilisés soit sous leur forme élémentaire pur, à l'exception de l'azote, de l'oxygène et du chlore, qui sont gazeux ou sous forme de composés avec un autre élément ou des éléments, de préférence avec du Mg et / ou Ba. Si dopants de type n ou les agents sont administrés sous forme d'un composé de Mg et / ou Ba, la formule chimique des composants de la composition résultante aura la forme suivante:

_Ba 2r Mg _{2 (1-r) Si1-s Pb a N b P c} Comme d Sb e Bi f O g S h Se i Te j Cl k Br l I m

Comme la réaction d'azote éléments gazeux, l'oxygène et le chlore pour former des composés avec du magnésium et / ou de baryum, est un processus beaucoup plus complexe chimique, ces trois éléments peuvent être supprimés de la liste des matériaux de dopage et donc obtenir ce qui suit, un plus simples et plus pratiques composantes de la formule :

_Ba 2r Mg _{2 (1-r) Si1-s Pb P b Comme c} Sb d Bi e S f Se g Te h Br i I j

dans laquelle s = a + b + c + d + e + f + g + h + i + j représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du silicium, dans laquelle s varie de 0,1 à 0,3, dans lequel la somme de ( b + c + d + e + f + g + h + i + j) est comprise entre 10 ^-8 à 10 ^-1, dans lequel chacun des coefficients b, c, d, e, f, g , h, i et j elle varie de 0 à 0,1, dans lequel pas moins de 0,1 et dans laquelle r varie de 0,1 à 0,4.

Toutes les analyses ci-dessus relative à la préparation de mélanges de composés et éléments utilisés dans la pratique, pour maintenir le rapport stoechiométrique correct de 2: 1 pour-dopage de type p, est également applicable à dopage de type n. Dopage selon les composants de la formule ci-dessus fournit un type n plus efficace dopage, à l'aide d'un quelconque des éléments appartenant aux groupes IIIA à partir IIIB du tableau périodique. Parmi ces éléments, expérimentalement confirmé l'utilisation des éléments d'alliage en tant que type n Au, Al, In et Fe. Ainsi, les éléments de la formule ci-dessus, comprenant neuf éléments de dopage, qui est le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, le soufre, le sélénium, le tellure, le brome et l'iode, fournit la base pour dopage plus efficace et puissant de type n que les éléments individuels: au, Al, In et Fe, utilisé uniquement sous la forme d'éléments purs. Cependant, il est possible d'utiliser une combinaison d'agents d'alliage, composé d'éléments simples et / ou des composés de ceux-ci ou d'autres éléments, de préférence avec Mg et / ou Ba, et il n'y a aucune restriction à cet égard.

La composition peut cependant être dopé en introduisant un excès de magnésium, du silicium, du plomb et du baryum en une quantité en excès ou le contenu de la stoechiométrie désirée. Fondamentalement, un excès de Mg ou Ba affecte le matériau de type n, de type n, à savoir le dopage, alors qu'un excès de Si ou Pb crée un matériau de type p, et il est un dopant de type p. Ainsi, le dopage peut généralement être obtenue en produisant un excès ou d'une déficience de l'un des quatre composants principaux: Mg, Si, Pb ou Ba, ou par l'introduction d'un atome étranger ou élément. Dopage avec un élément étranger est préféré parce qu'il fournit un meilleur contrôle de la concentration des porteurs de charge libres et d'un type de conductivité, la composition de type p ou de type n. La quantité de l'agent de dopage ou d' impuretés, dans la composition de la introduit, comme il est indiqué ci - dessus, doivent être réglés de manière à entraîner la concentration des porteurs de charge libres est de préférence dans la plage de 1 × 10 ¹⁵ à 5 x ²⁰ supports octobre par centimètre cube. L'élément ou élément d'alliage peuvent être introduits soit sous sa forme élémentaire pur ou sous forme de composés avec Mg et / ou Ba, ou un composé de Si et / ou Pb, selon que le dopage est de type n ou de type p, . Dans d'autres éléments d'alliage ou des composés peuvent être utilisés comme une alternative pour obtenir les meilleurs résultats. Cela vaut aussi bien dopage de type n et un dopant de type p, et il est très important, étant donné que la composition est constituée essentiellement de quatre éléments présentant des différences significatives en poids atomique, le volume occupé par les atomes d'électronégativité, et des structures électroniques. Ainsi, la formule chimique idéale des composantes attribuables au type p dopé de type n et / ou, en général, est une formule qui est une combinaison des formules ci-dessus définissant le dopage correspondant de type p et de type n. La formule générale des constituants d'alliage, par conséquent, peut être écrite comme suit:

_{Na 2u K 2v Rb 2w Cs 2y} Ba 2z Mg _{2 (1-r)P de b deSi1-s Pb Comme c} Sb d Bi e S f Se g Te h Br i I j

où les proportions atomiques représentés par les minuscules éléments respectifs, alors que la valeur de r = u + v + w + y + z varie de 0,1 à 0,4, la somme (u + v + w + y) varie de 10 ^--18 à 10, chacune des valeurs u, v, w et y varie de 0 à 0,1, z est une valeur non inférieure à 0,1, où s = a + b + c + d + e + f + g + h + i + j varie de 0,1 à 0,3, tandis que le (b + c + d + e + f + g + h + i + j) est comprise entre 10 ^{-8 à} 10 ^-1, dans lequel chacun les valeurs b, c, d, e, f, g, h, i et j varie de 0 à 0,1, et dans lequel pas moins de 0,1. La formule ci-dessus définit les composantes du spectre entier de dopage de type p et de type n, en particulier lorsque l'élément ou les éléments d'alliage sont introduits sous forme de composés avec un ou plusieurs des constituants de base de Mg, Si, Pb et Ba. type de conductivité est de type p et de type n à recevoir à la suite de l'utilisation de la vaste portée des éléments de la formule est déterminée sur la base des proportions relatives des éléments de dopage à la gauche de baryum, et le droit de Pb. En outre, il convient de souligner que les deux Ba et Pb ne doivent pas être considérés comme des éléments dopants. Au contraire, ce sont les principaux composants de la composition.

La composition peut être sous la forme d'un cristal unique ou peut être polycristalline. Un matériau monocristallin aura tendance mobilité électronique élevée en raison de l'absence de joints de grains et a donc une plus grande conductivité électrique. un matériau non dopé, polycristallin ou de type n échantillon, par une technique de métallurgie des poudres, y compris le froid uniaxial, sous une pression d'environ 10 MPa, suivie d'une calcination à des températures allant de 1073K à 1200K dans une atmosphère de gaz d'argon, on aura une puissance thermo-électrique très élevée, très élevée la valeur du facteur de puissance thermo-électrique. En fait, pour ce matériau a été mesuré le facteur de puissance thermo-électrique, qui est dix fois la valeur d'un autre échantillon, préparé en utilisant une technologie de fusion métallurgique. Les données ci - dessus se réfèrent à des échantillons de _siliciure de magnésium _pur, Mg ₂ Si. Toutefois, ces données peuvent être étendues en toute sécurité à la composition décrite ici car elle est essentiellement composée de siliciure de magnésium. Préparation de la composition sous la forme d'un monocristal est difficile à réaliser en raison du fait qu'elle consiste essentiellement en un alliage quaternaire, ou d'une solution solide composée de quatre éléments avec une très grande différence dans les poids atomiques des volumes atomes valences et les niveaux d'électronégativité occupées, ce qui affecte la solubilité limitée de telle sorte que les quatre composés intermétalliques individuelles résultantes, le siliciure de magnésium, plumbide de magnésium, le baryum et le baryum siliciure plumbide, peuvent avoir une influence négative sur l'autre et ne donnent pas la possibilité de former un monocristal. En utilisant, par exemple, le cristal en croissance Bridgman, la technologie peut probablement au mieux conduire à un matériau polycristallin qui est constitué d'une pluralité de gros grains. Il semble que la meilleure façon d'obtenir la composition sous la forme d'un monocristal est d'utiliser la méthode de l'échangeur de chaleur, connu en tant que stations, tel que décrit ci-dessus.

Préparation de la composition par le procédé de fusion métallurgique doit être effectuée dans une atmosphère de gaz inerte, de préférence l'argon pour éliminer complètement ou éliminer l'exposition à l'oxygène atmosphérique. la pression du gaz argon doit être maintenue de préférence entre 2 et 30 atmosphères physiques, pour supprimer ou empêcher la perte du magnésium, du fait de sa volatilité élevée et des déviations ultérieures à partir du rapport stoechiométrique de la matière résultante. En outre, la composition de préparation par une technique de métallurgie des poudres est de préférence réalisée de telle manière que l'exposition à l'air ou l'oxygène atmosphérique ou d'éliminer complètement supprimer. Ainsi, le procédé de métallurgie des poudres est réalisée de préférence dans un environnement de gaz inerte, de préférence l'argon. En outre, nous notons à nouveau que, pour assurer le travail à long terme de la composition lorsqu'elle est utilisée pour la fabrication des jambes, des branches ou des thermocouples de dispositifs pour la conversion d'énergie thermoélectrique directe, quel que soit le procédé de fabrication: métallurgie des poudres et la fusion métallurgique est nécessaire pour éliminer complètement les effets de l'oxygène atmosphérique. Ainsi, comme un premier choix, ou une exigence minimum, il serait fortement recommandé travailler dans des conditions de vide absolu.

Nous travaillons avec la composition, ce qui est un degré extraordinaire vulnérables ou sensibles à l'oxydation lorsqu'il est exposé à l'air atmosphérique. Ceci est confirmé par le fait que, en particulier, deux des composants de la composition, à savoir le magnésium et le baryum, présentent une très forte affinité pour l'oxygène en raison des grandes différences d'électronégativité entre ceux-ci et de l'oxygène. Bien entendu, plus la température de fonctionnement, plus la vulnérabilité de la composition mentionnée ci-dessus à l'oxydation. Pour éviter l'oxydation peut être nécessaire pour assurer un fonctionnement dans des conditions d'un gaz d'argon, dont l'atmosphère est maintenue à une certaine pression, par exemple de quelques atmosphères physiques, ainsi que pour supprimer la perte éventuelle du magnésium qui peut se produire en raison de la sublimation progressive, en particulier lorsque la composition est exposée à une forte exploitation Les températures. Si les deux options ci-dessus ne sont pas acceptables dans la pratique, la conclusion peut être utilisé thérmiques, des branches ou des conclusions dans la capsule pour empêcher le contact direct avec l'air ou thermocouples oxygène atmosphérique, mais aussi pour supprimer une perte progressive possible du magnésium en raison de la sublimation. Les détails d'un tel procédé d'encapsulation sont décrits ci-dessus. Cette solution est probablement la meilleure option alternative ou de choix.

D'une manière générale, pour améliorer la performance des mesures suivantes doivent être prises qui conduisent à une production industrielle plus efficace et accélérée des dispositifs de conversion d'énergie thermoélectrique directe comprenant la composition:

(1) L'utilisation de la technologie à film mince et de la technologie de circuit intégré, et l'encapsulation et dans la production de nouveaux appareils. Le fonctionnement de ces dispositifs en termes de vide absolu et / ou dans une atmosphère de gaz d'argon maintenu à une pression relative de 2-5 atmosphères, physiques, et représente une alternative possible à encapsulant, lorsque celui-ci ne serait pas pratique ou pourrait être difficile. En outre, l'utilisation d'un traitement de surface tel que le dépôt par pulvérisation, le revêtement ou la peinture, est totalement exclue. matériau de revêtement supplémentaire appliqué à la surface, sera très probablement diffuse au fil du temps dans les terminaux, des branches ou des thermocouples de dispositifs thermoélectriques, surtout si ces dispositifs fonctionnent à des températures relativement élevées. Cette diffusion peut conduire au dopage indésirable, ce qui pourrait dégrader les propriétés thermiques du matériau et, très probablement, et la performance thermoélectrique des dispositifs précités. Ainsi, seulement trois versions des appareils: vide absolu, une atmosphère de gaz d'argon maintenu à une certaine pression, par exemple, de préférence de 2 à 5 atmosphères physiques ou encapsulation.

(2) Utilisation dans la fabrication de la nouvelle technologie des dispositifs de SPM ou de matériel fonctionnellement graduée. Cette technologie est basée sur le concept que la concentration d'électrons libres à travers le thermocouple ou d'un dispositif thermo - électrique dans la sortie de la haute température de transition T _h pour passer d'une basse température _Tc doit être ajustée de telle sorte que la conductivité aux températures régnant dans les différentes sections du thermoélément, ou de la branche, reste constante. Dans les semi-conducteurs, la conductivité électrique augmente normalement lorsque la température diminue. Par conséquent, pour répondre à l'exigence de fournir un niveau constant de la conductivité électrique est nécessaire pour rendre les thermocouples, ou branches, avec une teneur en impuretés variable ou niveau de dopage, ou les construire à partir de plusieurs parties, de sorte que chaque partie a un contenu constant, mais différentes d'impuretés. Dans la zone à basse température ou la teneur en impuretés du niveau de dopage doit être inférieure à la zone à haute température. En raison de ceci , et il est possible d'assurer le maintien d'une valeur constante S. Par conséquent , la puissance thermo - électrique, le facteur de puissance thermo - électrique ² S et il reste à peu près constante. En outre, étant donné que la conductivité thermique totale ne subit aucun changement significatif lorsque la température passe de chaud à jonctions froides, la figure thermoélectrique de Z et de la qualité sera sensiblement constante, entre les jonctions chaudes et froides. Lorsque cette méthode est la suivante FSM: la nécessité de maintenir une valeur d'indice de qualité Z constante autour du thermoélément, ou une branche pour obtenir des valeurs maximales performance globale des dispositifs de conversion d'énergie thermoélectrique, en général. Pour mieux comprendre cela, il convient de noter que le pouvoir thermoélectrique S dans une masse m * effective prédéterminée est déterminée par le rapport: . Ceci peut être obtenu à partir de l'équation suivante pour le coefficient Seebeck, qui est bien connu dans l'art:

où m * est la masse effective des porteurs de charge, les n - concentration des porteurs de charge, T - température absolue de q - charge de l'électron, k - constante de Boltzmann, h - constante de Planck, et r est une constante qui dépend du type de diffusion de la porteuse, car ils se déplacent à travers le matériau, r = 0 pour un réseau covalent parfait, tandis que r = 2, en présence d'impuretés. A partir de cette équation que la puissance thermo-électrique peut être améliorée ou augmentée en remplaçant les impuretés dans le réseau ou, dans une moindre mesure, en choisissant des substances ayant une masse efficace. D'autre part, l'augmentation du nombre de porteurs de charges conduit à une diminution de la puissance thermo-électrique, tandis que l'inverse est vrai pour une augmentation de température de la température entraîne une augmentation de la puissance thermo-électrique. Pour cette raison, les métaux (n = ²² transporteurs octobre par centimètre cube) ont une puissance thermoélectrique bien pire que les semi - conducteurs (n = ¹⁹ -10 18 ^Octobre porteurs par centimètre cube).

la technologie SPM, principalement utilisé pour maintenir la conductivité électrique constante tout au long des thermoéléments, des branches ou des jambes d'un dispositif thermoélectrique, à partir de la jonction chaude à la jonction froide. Ainsi, la conductivité est la seule propriété thermo-électrique qui contrôle strictement pour assurer son maintien à un niveau constant, en faisant varier la concentration en électrons, la teneur en impuretés, ou un niveau de dopage, à partir d'une valeur inférieure à la zone de température froide à une valeur supérieure à la zone de température chaude. Par conséquent, le pouvoir thermoélectrique, qui autrement augmenterait de façon significative le passage du froid au chaud transition doit subir des modifications ou des variations nettement plus faibles. Cela vaut pour le facteur de puissance thermoélectrique et la figure thermoélectrique du mérite. Il est pas garanti que les deux paramètres ci-dessus, à savoir le PF et le Z, seront maintenus exactement constant tout au long des thermoéléments, des branches ou des jambes. Ceci est principalement dû au fait qu'à la fois la conductivité électrique et le pouvoir thermoélectrique obéissent à des lois physiques différentes, dans la détermination de leur dépendance à la concentration de la charge de support ou des impuretés, et la température.

Il doit tenir compte des concepts de base suivants: sur la conductivité électrique augmente et diminue avec l'augmentation de la température de la puissance thermoélectrique. Inversement, plus la température du courant thermo-électrique est réduite et que la conductivité électrique augmente. Par conséquent, tout comme dans le cas de contrôle pour empêcher sa conductivité électrique passe de la zone froide vers la zone chaude d'un thermocouple, le même est réalisée en ce qui concerne le pouvoir thermoélectrique, qui, cependant, en raison des différences de déterminer ses lois physiques se comporteraient comme suit:

où _k et _k el ph sont les composants électroniques et les phonons de la conductivité thermique totale. Ainsi, indépendamment du fait que la conductivité électrique est maintenue constante, tel que requis par la technique de l'excision, le pouvoir thermoélectrique, facteur de puissance thermoélectrique et le chiffre thermoélectrique de mérite seront effectivement avoir quelques changements, mais dans ce cas, dans une moindre mesure que ce qu'ils pourraient être. facteur de puissance constante et une valeur constante de l'indicateur de qualité dans les prises, des conclusions ou thermocouples d'un dispositif thermoélectrique représente la situation idéale, qui ne fait aucun doute conduirait à la maximisation des propriétés utiles résultant de l'utilisation de la méthode du SPM. Cependant, cette méthode ou technique, conduit certainement à certaines améliorations des performances des dispositifs de conversion d'énergie thermoélectrique. Par conséquent, son utilisation est fortement recommandée.

(3) L'utilisation SRT préférée par rapport à la technologie conventionnelle cristal Bridgman croissance ou d'autres technologies pour la formulation sous forme de monocristaux, le cas échéant.

(4) Une utilisation préférée des techniques de métallurgie des poudres par rapport aux procédés classiques de fusion métallurgique ou la composition de coulée dans la préparation.

(5) Elimination de l'influence de toute nature sur la composition de l'oxygène de l'air comme dans sa fabrication par un procédé quelconque, tant pendant son travail en tant que matériau pour la conversion d'énergie thermoélectrique.

(6) En évitant toutes sortes de dopage indésirable ou une contamination par des impuretés lors de la préparation étranger ou l'obtention de la composition en utilisant toute technologie.

(7) Éviter tout écart par rapport aux valeurs stoechiométriques, ce qui est principalement dû à la perte de magnésium par évaporation ou sublimation à la fois lors de la préparation et pendant le fonctionnement à long terme de la composition.

(8) Production de poudre nécessaire pour une utilisation en métallurgie des poudres, si elle est réalisée avec l'utilisation de nouvelles technologies, notamment la synthèse d'alliages précurseurs ayant la composition générale du Ba-Mg-Si-Pb, un moyen de co-dépôt à partir de solutions aqueuses et en utilisant des procédés de complexes organométalliques, réduction subséquente avec des précurseurs de l'hydrogène pour les alliages sous la forme d'une fine poudre polycristallin. On évite ainsi la nécessité d'utiliser un broyeur planétaire à boulets pour préparer les poudres souhaitées et exclues et si la contamination résultant du fer.

(9) Si la technologie ci-dessus ne serait pas approprié pour produire des poudres nécessaires pour réaliser le procédé de métallurgie des poudres, les poudres doivent être de préférence préparées en utilisant le procédé d'atomisation au gaz, qui est bien connue dans l'art de la métallurgie des poudres. atomisation de gaz est généralement moins coûteux que le procédé de la rotation de l'électrode BOO (REP) et permet d'obtenir des particules sphériques d'un diamètre d'environ 100 microns sont plus petites que la taille obtenue par suite de l'utilisation de la méthode du plasma en rotation électrode SPVE (PREP), un et un procédé de pulvérisation l'eau. En outre, la contamination par des oxydes est d'environ 120 ppm, que pratiquement négligeable. Ainsi, l'atomisation de gaz produit des particules qui ont de bons emballage et d'écoulement des caractéristiques et des niveaux de densité théorique et une densité du robinet présentent, constituant 60-65% de la portée théorique. Par conséquent, le gaz d'atomisation est la meilleure méthode alternative pour la synthèse des précurseurs décrits au paragraphe (8) ci-dessus.

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention, le procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, constitué d'un robinet ou le type n de type p thermopile drain ou un thermocouple, une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation d'une composition dans la fabrication d'un ou des deux embranchements dispositif dans lequel la composition sous sa forme la plus complète est constituée de siliciure de magnésium , Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacé par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, le béryllium, le calcium, le strontium et le baryum, et dans lequel une partie du silicium est remplacée par un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe comprenant le bore, le germanium, l'étain, le plomb, l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome et l'iode, dans laquelle la composition a constituant la formule suivante:

_{Na 2q K 2t Rb 2u Cs 2V} Be 2w Ca 2x Sr 2y Ba 2z Mg _{2 (1-r) Si1-s B a Ge b Sn c} Pb d N e f P Comme g Sb h Bi i O j S k Se _{i tè m Cl n Br o i} p

où r = q + t + u + v + w + x + y + z représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du magnésium et dans laquelle s = a + b + c + d + e + f + g + h + i + j + k + l + m + n + o + p représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du silicium, r varie de 0,1 à 0,4, la somme (q + t + u + v + w + x + y) est comprise entre 10 ^{-8 à} 10 ^-1, les valeurs de chacun des q, t, u, v, w, x et y varie de 0 à 0,1, z - pas moins de 0,1, la somme s = a + b + c + d + e + f + g + h + i + j + k + l + m + n + o + p est compris entre 0,1 et 0,3, (a + b + c + e + f + g + h + i + j + k + l + m + n + o + p) varie de 10 ^{-8 à} 10 ^-1, et chacun des coefficients a , b, c, e, f, g, h, i , j , k, l, m, n, o et p varie de 0 à 0,1, et d est au moins 0,1. La formule ci-dessus définit les composantes du spectre entier de dopage de type p et de type n, en particulier lorsque l'élément ou les éléments d'alliage sont introduits sous forme de composés avec un ou plusieurs des constituants de base: Mg, Si, Pb et Ba. le type de conductivité est le type p et de type n, qui sont obtenus en utilisant les composants de la formule grande variété sont déterminées en fonction des proportions relatives des éléments dopants à la gauche de Mg et à la droite de Si. Elle exclut spécifiquement la fois Ba et Pb, étant donné que ces éléments constituent les composants de base de la composition. En tant que tel, ils ne peuvent pas être considérés comme des éléments ou des agents dopants. Il convient encore de noter que la concentration de porteurs libres doit être de préférence dans la plage de 1 10 ¹⁵ et 5 x ²⁰ octobre porteurs par centimètre cube , dans le but d'optimiser les propriétés thermo - électriques. Ceci vaut pour tous les autres composants de formules présentes. Dans ce mode de réalisation, la gamme de concentration de porteurs de charge libre est obtenue en ré-ajustement des proportions atomiques relatives des éléments qui remplacent une partie du magnésium, à l'exception de baryum, et les éléments qui remplacent une partie de silicium, à l'exception du plomb.

Dans le mode de réalisation précédent, et dans tous les états de spécification que la proportion atomique de chacun de baryum et de plomb, les éléments ne peuvent pas être inférieur à 0,1 ou 10%, quel que soit le nombre d'éléments dans l'entrée pour remplacer une partie du magnésium et / ou d'une partie de la le silicium. Cela se fait au hasard pour garantir que les valeurs de conductivité thermique d'une composition proche d'un minimum absolu. En effet, une telle conductivité thermique minimale peut être obtenue lorsque la proportion atomique de baryum se situe approximativement dans l'intervalle de 20% à 25%, et en ce que le conducteur dans la gamme d'environ 15% à 20%. En outre, en raison de la conductivité thermique, en particulier le composant de réseau de celui-ci, commence à chuter très rapidement lors de l'administration de seulement un faible pourcentage atomique de chacun des éléments de baryum et de plomb, la proportion atomique minimale précitée de chacun de ces deux éléments, à savoir 10%, assure que la conductivité thermique de la composition ne dévie pas de façon significative du minimum absolu.

Tous les composants des formules décrites ici, quel que soit le nombre de composants qui s'y trouvent et de la complexité de la composition, la proportion atomique de chacun des éléments, à l'exception du Mg, Si, Pb et Ba, peut être nulle dans le cas limite. Par conséquent, la formule suivante peut être obtenue:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x}

qui, comme indiqué ci-dessus, est la base de la présente invention.

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention, le procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, constitué d'un robinet ou le type n de type p thermopile drain ou un thermocouple, une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation d'une composition dans la fabrication de type n vidange et / ou p-type de dispositif de décharge, dans laquelle la composition contient du magnésium Mg, le silicium, le silicium, le plomb Pb, Ba baryum et contient éventuellement un ou plusieurs autres matériaux de dopage.

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention, le procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermo-électrique directe, constitué d'un robinet ou le type n de type p thermopile drain ou un thermocouple, une jonction chaude et une jonction froide, comprend l'utilisation d'une composition dans la fabrication de type n vidange et / ou p-type de dispositif de décharge, dans laquelle la composition contient du magnésium Mg, de silicium, de silicium, de plomb Pb et de baryum, Ba.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention, la proportion atomique de baryum par rapport à la proportion stoechiométrique atomique maximum de magnésium, en l'absence de baryum, varie de 0,1 à 0,4, et la proportion atomique du rapport du plomb à la proportion stoechiométrique atomique maximum de silicium, l'absence de plomb, varie de 0,1 à 0,3, par rapport au mode de réalisation précédent.

Selon un autre mode de réalisation ou un aspect de la présente invention par rapport au premier des trois modes de réalisation précédents, la proportion atomique de baryum par rapport à la proportion stoechiométrique atomique maximum de magnésium, en l'absence de baryum, varie de 0,1 à 0,4, et la proportion atomique du plomb par par rapport à la proportion stoechiométrique atomique maximum de silicium, en l'absence de plomb, varie de 0,1 à 0,3, tandis que la proportion atomique ou moléculaire de la matière ou des matières de dopage dans la composition de la matière varie de 10 ^{-8 à} 10 ^-1, et dans lequel la concentration des porteurs de charge libres varie de 1 × 10 ¹⁵ à 5 x ²⁰ octobre porteurs par centimètre cube.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention telle qu'elle est définie dans le mode de réalisation précédent, la ou les matières de dopage supplémentaire pour retirer les dispositifs de type n comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe consistant en l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth , l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome, l'iode, le magnésium, le baryum, le lithium, l'or, l'aluminium, l'indium, le fer et / ou des composés de ceux-ci.

Selon un autre mode de réalisation ou aspect de la présente invention telle qu'elle est définie dans la première des deux modes de réalisation précédents, le matériau ou les matériaux de dopage supplémentaire pour le retrait des dispositifs de type p comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le cuivre, l'argent, le sodium, du potassium, du rubidium, du césium, du bore, du silicium, du plomb et / ou des composés de ceux-ci.

En ce qui concerne les modes de réalisation décrits ici et illustrés dans le but de décrire, peuvent être apportées à diverses modifications sans se départir de la portée et de l'esprit de l'invention telle que définie dans les revendications annexées.

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication du dispositif de conversion d'énergie thermoélectrique directe, constitué d'un type p branche de branche ou thermoélément ou thermoélément de type n, une jonction chaude et une jonction froide, caractérisé en ce que la composition dans la fabrication de type n branche et / ou de la branche p -type ledit dispositif, qui contient du magnésium, du silicium, du plomb et de baryum.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition comprend un ou plusieurs matériaux dopants.

3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la proportion atomique de baryum par rapport à la proportion stoechiométrique atomique maximum de magnésium en l'absence de baryum varie de 0,1 à 0,4, et la proportion atomique du rapport du plomb à la proportion stoechiométrique atomique maximum de silicium en l'absence de plomb varie de 0,1 à 0,3.

4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la proportion atomique de baryum par rapport à la proportion stoechiométrique atomique maximum de magnésium en l'absence de baryum varie de 0,1 à 0,4, la proportion atomique du rapport du plomb à la proportion stoechiométrique atomique maximum de silicium, en l'absence de plomb elle varie de 0,1 à 0,3, et la proportion atomique ou moléculaire de la matière ou des matières de dopage dans la composition de la matière varie de 10 ^-8 à 10 ^-1, la concentration des porteurs de charge libres est changée de 1 × 10 ¹⁵ à 5 10 ²⁰ porteurs par cube centimètre.

5. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit matériau de dopage supplémentaire ou des matériaux pour le branchement de type p dudit dispositif est choisi dans le groupe constitué par le sodium, le potassium, le rubidium et le césium, dans lequel les éléments ou matériaux d'alliage réagissent chimiquement pour former des composés à base de silicium et / ou de plomb, avant leur entrée dans le matériau hôte, et ladite composition a des composants de formule suivante:

_{Na 2u K 2v Rb 2w Cs 2y} Ba 2Z Mg _{2 (1-r) Si1-x Pb x,}

dans laquelle r = u + v + w + y + z représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du magnésium, dans lequel r varie de 0,1 à 0,4, dans lequel la somme de (u + v + w + y) varie d' 10 ^-8 à 10 ^-1, dans lequel chacun de u, v, w et y varie de 0 à 0,1, dans lequel z est égale ou supérieure à 0,1, où x varie de 0,1 à 0,3, et dans lequel la concentration des porteurs de charge libres est changée de 1 × 10 ¹⁵ à 5 10 ²⁰ porteurs par centimètre cube.

6. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le matériau ou les matériaux d'alliage additionnel pour la branche de type n dudit dispositif est choisi dans le groupe constitué par le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, le soufre, le sélénium, le tellure, le brome et l'iode, et les matériaux d'alliage des éléments ou réagissent chimiquement pour former des composés contenant du magnésium et / ou de baryum avant leur introduction dans le matériau hôte et la composition des composants a la formule suivante:

_Ba 2r Mg _{2 (1-r) Si1-s Pb P b Comme c} Sb d Bi e S f Se g Te h Br i I j,

dans laquelle s = a + b + c + d + e + f + g + h + i + j représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du silicium, s varie de 0,1 à 0,3, dans lequel la somme (b + c + d + e + f + g + h + i + j) est comprise entre 10 ^-8 à 10 ^-1, chacun de b, c, d, e, f, g , h, i et j varie de 0 à 0, 1 et non inférieur à 0,1, r varie de 0,1 à 0,4, la concentration des porteurs de charge libres est changée de 1 × 10 ¹⁵ à 5 10 ²⁰ porteurs par centimètre cube.

7. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit matériau de dopage supplémentaire, ou de matière nécessaire à la branche de type n et lesdits dispositifs de type p sont combinés ensemble pour donner une composition ayant les composants suivants de formule:

_{Na 2u K 2v Rb 2w Cs 2y} Ba 2Z Mg _{2 (1-r)P de b deSi1-s Pb Comme c} Sb d Bi e S f Se g Te h Br i I j,

dans lequel le matériau supplémentaire d'alliage ou de matières contenant des éléments choisis dans le groupe constitué par Na, K, Rb et Cs, et les éléments choisis dans le groupe constitué par P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Br et I, dans laquelle les indices représentent les proportions atomiques des éléments pertinents, dans lequel r = u + v + w + y + z varie de 0,1 à 0,4, la somme (u + v + w + y ) varie de 10 ^-8 à 10 ^-1 chacun de u, v, w et y varie de 0 à 0,1, z est égale ou supérieure à 0,1, s = a + b + c + d + e + f + g + h + i + j varie de 0, 1 à 0,3, la somme (b + c + d + e + f + g + h + i + j) est comprise entre 10 ^-8 à 10 ^-1, chacun de b, c, d, e, f, g , h, i et j varie de 0 à 0,1 et non inférieur à 0,1, dans lequel le type de conductivité résultante, qui est un type p ou de type n de conductivité est déterminée par les proportions atomiques relatives des éléments à gauche de baryum, et les éléments à droite du plomb, les constituants de la formule, dans laquelle ledit élément d'alliage additionnel ou les éléments sont introduits dans le matériau hôte en tant que composé d'un ou plusieurs éléments de base constitutifs: Mg, Ba, Si, Pb, ainsi que la concentration des porteurs de charge libres varient d' 1 × 10 ¹⁵ à 5 10 ²⁰ porteurs par centimètre cube.

8. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit matériau ou des matériaux de dopage supplémentaire de la branche de type n dudit dispositif comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome, l'iode, le magnésium, le baryum, le lithium, l'or, l'aluminium, l'indium, le fer et / ou de leurs composés.

9. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit matériau de dopage supplémentaire ou des matériaux pour la branche de type p dudit dispositif comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le cuivre, l'argent, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, le bore , du silicium, du plomb et / ou de leurs composés.

10. Procédé selon la revendication 7, dans lequel r varie de 0,1 à 0,4, (1-r) varie de 0,6 à 0,9, x varie de 0,1 à 0,3, et (1-x) varie de 0,7 à 0,9, et la proportion atomique ou moléculaire de la matière ou des matières de dopage dans ladite composition est comprise entre 10 ^-8 à 10 ^-1, et la concentration des porteurs de charge libres est modifiée de 1 x ^{15 à 5 oct} 10 ²⁰ porteurs par centimètre cube.

11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le matériau ou les matériaux d'alliage additionnel pour la branche de type n dudit dispositif comprend un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène, le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome, l'iode, le magnésium, le baryum, le lithium, l'or, l'aluminium, l'indium, le fer et / ou de leurs composés.

12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le matériau ou les matériaux d'alliage additionnel pour la branche de type p dudit dispositif comprend un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le cuivre, l'argent, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, le bore, du silicium, du plomb et / ou de leurs composés.

13. Procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermoélectrique directe, comprenant un type p branche de branche ou thermoélément ou thermoélément de type n, la jonction chaude et la jonction froide, caractérisé en ce que la composition dans la fabrication de type n branche et / ou branche de p- le type de ce dispositif, qui comprend le siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacé par du baryum et une partie du silicium est remplacée par du plomb, dans laquelle la composition est un alliage ou une solution solide de composés intermétalliques contenant du siliciure de magnésium magnésium siliciure plumbide, le baryum plumbide, le baryum et a les éléments suivants les composants de la formule:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x,}

dans laquelle r, (1-r), (1-x) et x représentent les proportions atomiques de chacun des éléments du baryum, du magnésium, du silicium et du plomb dans l'alliage, respectivement, et la composition comprend éventuellement un ou plusieurs autres matériaux de dopage.

14. Procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermoélectrique directe, comprenant un type p branche de branche ou thermoélément ou thermoélément de type n, la jonction chaude et la jonction froide, caractérisé en ce que la composition dans la fabrication de type n branche et / ou branche de p- le type de ce dispositif, qui comprend le siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, et une partie de Mg est remplacé par du baryum et une partie du silicium est remplacée par du plomb , dans laquelle ladite composition est un alliage ou une solution solide de composés intermétalliques contenant du magnésium siliciure plumbide siliciure de magnésium, le baryum plumbide, le baryum et a les éléments suivants les composants de la formule:

2r Mg _{Ba2 (1-r)} en _{Si1-x Pb x,}

dans laquelle r, (1-r), (1-x) et x représentent les proportions atomiques de chacun des éléments du baryum, du magnésium, du silicium et du plomb dans l'alliage, respectivement.

15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel r varie de 0,1 à 0,4, (1-r) varie de 0,6 à 0,9, x varie de 0,1 à 0,3, et (1-x) varie de 0,7 à 0,9.

16. Procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermoélectrique directe, constitué d'un type p branche de branche ou thermoélément ou thermoélément de type n, une jonction chaude et une jonction froide, caractérisé en ce que la composition dans la fabrication de type n branche et / ou de la branche p -type ledit dispositif qui comprend du siliciure de magnésium, Mg ₂ Si, dans lequel une partie de magnésium est remplacée par des éléments choisis dans le groupe constitué par le béryllium, le calcium, le strontium et le baryum, et dans lequel une partie du silicium est remplacée par des éléments choisis dans le groupe comprenant le germanium, l' étain , le plomb, l'antimoine, le bismuth, le sélénium et le tellure, et la composition a la formule suivante:

_{Soyez 2u Ca 2v Sr 2w Ba 2z} Mg _{2 (1-r) Si1-s Ge a Sn b Pb c} Sb d Bi e Se f Te g,

dans laquelle r = u + v + w + z représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du magnésium, dans laquelle s = a + b + c + d + e + f + g représente la somme des proportions atomiques des éléments qui remplacent une partie du silicium, la composition comprend éventuellement un ou plusieurs autres matériaux de dopage.

17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel r varie de 0,1 à 0,4, (1-r) varie de 0,6 à 0,9, chacun de u, v et w varie de 0 à 0 3, la somme (u + v + w) varie de 0 à 0,3, z - au moins 0,1, s varie de 0,1 à 0,3, (1-s) varie de 0 à 0,7 9, chacun d'entre a, b, d, e, f et g varie de 0 à 0,2, la somme (a + b + d + e + f + g) varie de 0 à 0,2, et non inférieur à 0,1, et la proportion atomique ou moléculaire de la matière ou des matières de dopage dans ladite composition de matière.

18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel ledit matériau ou des matériaux utilisés pour la branche de type n dudit dispositif de dopage supplémentaire comprennent un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine, le bismuth, l'oxygène , le soufre, le sélénium, le tellure, le chlore, le brome, l'iode, le magnésium, le baryum, le lithium, l'or, l'aluminium, l'indium, le fer et / ou un ou plusieurs composés de ceux-ci.

19. Procédé selon la revendication 17, dans lequel ledit matériau ou des matériaux de dopage supplémentaire de la branche de type p dudit dispositif comprend un ou plusieurs éléments choisis dans le groupe constitué par le cuivre, l'argent, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, du bore, du silicium, du plomb et / ou de leurs composés.

20. Procédé de fabrication d'un dispositif de conversion d'énergie thermoélectrique directe, comprenant une branche ou thermoélément coudes de type p ou thermocouples, une jonction chaude et une jonction froide de type n, caractérisé en ce que la composition est utilisée dans la fabrication de type n branche et / ou branche de p- типа указанного устройства, который содержит силицид магния, Mg ₂ Si, причем часть магния заменена одним или несколькими элементами, выбранными из группы, состоящей из бериллия, кальция, стронция и бария, а часть кремния заменена одним или несколькими элементами, выбранными из группы, содержащей германий, олово, свинец, сурьму, висмут, селен и теллур, и состав имеет следующую формулу составляющих:

Be _2u Ca _2v Sr _2w Ba _2z Mg _2(1-r) Si _1-s Ge _a Sn _b Pb _c Sb _d Bi _e Se _f Te _g ,

в которой r=u+v+w+z представляет сумму атомарных пропорций элементов, которые заменяют часть магния, и s=a+b+c+d+e+f+g представляет сумму атомарных пропорций элементов, которые заменяют часть кремния.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что r изменяется от 0,1 до 0,4, (1-r) изменяется от 0,6 до 0,9, каждый из u, v и w изменяется от 0 до 0,3, сумма (u+v+w) изменяется от 0 до 0,3, z не меньше 0,1, s изменяется от 0,1 до 0,3, (1-s) изменяется от 0,7 до 0,9, каждый из a, b, d, e, f, и g изменяется от 0 до 0,2, сумма (a+b+d+e+f+g) изменяется от 0 до 0,2, и с не меньше 0,1.

22. Способ изготовления устройства для прямого термоэлектрического преобразования энергии, состоящего из ветви или термоэлемента p-типа, ветви или термоэлемента n-типа, горячего перехода или холодного перехода, отличающийся тем, что используют состав при изготовлении ветви или термоэлемента одного или обоих типов указанного устройства, состоящего из силицида магния, Mg ₂ Si, где часть магния заменена элементами, выбранными из группы, содержащей натрий, калий, рубидий, цезий, бериллий, кальций, стронций и барий и где часть кремния заменена элементами, выбранными из группы содержащей бор, германий, олово, свинец, азот, фосфор, мышьяк, сурьму, висмут, кислород, серу, селен, теллур, хлор, бром и йод и имеет следующую формулу составляющих:

Na _2q K _2t Rb _2u Cs _2v Be _2w Ca _2x Sr _2y Ba _2z Mg _2(1-r) Si _1s B _a Ge _b Sn _c Pb _d N _e P _f As _g Sb _h Bi _i O _j S _k Se _l Te _m Cl _n Br _о I _р ,

где r=q+t+u+v+w+x+y+z представляют сумму атомарных пропорций элементов, которые заменяют часть магния и где s=a+b+c+d+e+f+g+h+i+j+k+l+m+n+o+p представляют сумму атомарных пропорций элементов, которые заменяют часть кремния, причем r изменяется от 0,1 до 0,4; (q+t+u+v+w+x+y) изменяется от 10 ^-8 до 10 ^-1 , каждый из q, t, u, v, w, x, y изменяется от 0 до 0,1, z имеет значение не менее 0,1, s имеет значение от 0,1 до 0,3, элементы (a+b+c+e+f+g+h+i+j+k+l+m+n+o+p) имеют значения от 10 ^-8 до 10 ^-1 , каждый из а, b, с, е, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p имеет значение от 0 до 0,1, d имеет значение не менее чем 0,1, при этом электропроводность в материале становится постоянной или p-типа или n-типа и определяется подбором соответствующих атомарных пропорций элементов, которые замещают часть магния, исключая барий, и теми, которые замещают часть кремния, исключая свинец, где каждый элемент или элементы вводятся в соединение с одним или более основными составляющими: магний, барий, кремний или свинец в основной материал и где концентрация носителя свободных зарядов изменяется от 1·10 ¹⁵ до 5·10 ²⁰ см ^-3 .

Version imprimable
Дата публикации 24.03.2007гг

NOUVEAUX ARTICLES ET PUBLICATIONS
	La technologie de fabrication de joints universels pour besvarochnogo, threadless, besflyantsevogo segments de tuyau de raccordement dans les conduites à haute pression (une vidéo)
	technologie de pétrole et de produits pétroliers purification
	Sur la possibilité de déplacer le système mécanique due à des forces internes
	Glow liquide dans un kanaloh diélectrique mince
	La relation entre quantique et classique mécanique
	Les ondes millimétriques en médecine. Un nouveau regard. thérapie IIM
	moteur magnétique
	La source de chaleur sur la base d'unités nososnyh