熱電材料與器件 陳立東,劉睿恒,史迅 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳立東，劉睿恒，史迅 著

圖書標籤:

• 熱電材料
• 熱電效應
• 熱電器件
• 能源轉換
• 材料科學
• 物理學
• 科學齣版社
• 陳立東
• 劉睿恒
• 史迅

店鋪： 福州文豪圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030564344

商品編碼：27410079290

包裝：平脊精裝

齣版時間：2018-03-01

圖書基本信息
圖書名稱	熱電材料與器件	作者	陳立東,劉睿恒,史迅
定價	98.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030564344	齣版日期	2018-03-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平脊精裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

本書比較全麵地梳理和總結瞭熱電材料與器件研究領域的基礎理論和新的發現，同時基於作者過去20餘年從事熱電材料研究所積纍的創新科研成果，並結閤國內外該領域的研究進展和相關理論，係統闡述瞭熱電材料的多尺度結構設計與性能調控策略，總結瞭器件設計集成與應用技術的**研究成果。本書特彆注重基本物理效應與高性能熱電材料設計閤成的融閤，並且對該領域的未來發展和挑戰提齣瞭作者的基本思考，利於啓發讀者的創新思維。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

《熱電材料與器件》 著者： 陳立東、劉睿恒、史迅 齣版社： 科學齣版社 內容簡介： 《熱電材料與器件》一書，由陳立東、劉睿恒、史迅三位資深學者聯袂撰寫，並由享有盛譽的科學齣版社齣版發行，是一部係統深入探討熱電材料及其相關器件的學術專著。本書旨在為讀者提供一個全麵、前沿且富有洞察力的視角，以理解和掌握這一極具潛力的交叉學科領域。 一、 熱電效應的理論基石：迴溯與展望 本書的開篇，將帶領讀者一同迴顧熱電效應的發現曆程，從塞貝剋效應、帕爾貼效應和湯姆遜效應這三大基本物理現象的起源講起。我們將深入剖析這些現象背後的微觀機製，例如載流子在溫度梯度驅動下的輸運行為，以及晶格振動（聲子）在能量傳遞中的關鍵作用。在深入理解經典理論的基礎上，本書將重點闡述現代熱電理論的發展，包括量子力學對熱電性質的精細描述，以及如何在原子尺度上調控材料的電子結構和聲子譜，從而優化熱電性能。例如，我們將探討如何利用能帶工程、雜質散射、缺陷工程等手段，精確地調節材料的電導率、塞貝剋係數和熱導率，以達到熱電優值的最大化。 二、 經典與前沿熱電材料體係：深度解析與分類 熱電材料是實現熱電轉換效率的核心載體。本書將對當前已知的、具有代錶性的經典與前沿熱電材料體係進行係統性的梳理與深入的分析。 無機熱電材料： 碲化物類： 重點介紹碲化鉍（Bi$_2$Te$_3$）和碲化鉛（PbTe）等經典材料。我們將詳細闡述它們的晶體結構、電子能帶結構、聲子散射機製以及製備工藝。例如，對於碲化鉍，我們將討論其在室溫下的優異熱電性能，以及摻雜、納米化等改性手段對其性能的提升。對於碲化鉛，我們將深入探討其在高溫區的優勢，以及如何通過缺陷工程和閤金化來抑製聲子輸運，進一步提高其性能。 氧化物類： 討論具有良好高溫穩定性的氧化物熱電材料，如鈷酸鹽（Co$_3$O$_4$）和鈣鈦礦結構氧化物。我們將分析這些材料的費米能級調控、晶格畸變對聲子輸運的影響，以及在高溫環境下應用的挑戰與機遇。 矽化物、鍺化物等： 介紹其他具有潛力的無機熱電材料，如Mg$_2$Si、CoSb$_3$（塞曼相）等。我們將重點分析它們的獨特晶體結構與電子聲子耦閤特性，以及如何通過元素摻雜和結構設計來優化其熱電性能。 有機與混閤型熱電材料： 導電聚閤物： 探討聚苯胺（PANI）、聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）等有機半導體材料。我們將分析其分子結構、電荷傳輸機製、摻雜策略對電導率和塞貝剋係數的影響。 籠狀化閤物（Clathrates）與填充型礦物（Skutterudites）： 詳細介紹這些具有“填塞原子”效應的材料。我們將剖析填塞原子如何有效地散射聲子，從而顯著降低熱導率，提升熱電優值。例如，對填充型礦物，我們將深入分析其空腔結構和填塞原子的種類、位置對聲子散射效率的影響。 新型閤金與納米復閤材料： 關注近年來發展迅速的閤金體係，如SnSe、Ag$_2$Te等，以及將納米結構引入傳統熱電材料所帶來的協同效應。我們將探討納米結構的界麵散射、量子尺寸效應等對電子和聲子輸運的獨特調控機製。 三、 熱電材料的製備與加工：從宏觀到微觀的掌控 高質量熱電材料的製備是實現高效熱電轉換的前提。本書將詳細介紹多種成熟和前沿的熱電材料製備技術，並深入分析不同工藝對材料微觀結構、相成分、晶界以及缺陷的影響，進而闡述這些微觀因素如何反作用於熱電性能。 固相反應法與熔煉法： 講解經典的製備方法，分析其在成分控製、均勻性方麵的優缺點，以及如何通過退火等工藝優化材料的性能。 元素擴散法與氣相沉積法： 介紹用於製備薄膜和納米結構材料的技術，分析其在層厚、晶體取嚮、界麵質量等方麵的精確控製能力。 燒結技術： 重點關注粉末冶金工藝，包括壓製、放電等離子燒結（SPS）、熱壓燒結（HP）等。我們將詳細分析不同燒結參數對材料密度、晶粒尺寸、晶界狀態的影響，以及如何通過控製這些參數來優化熱電性能。 溶液法與化學閤成： 介紹新興的溶液法製備技術，如溶膠-凝膠法、水熱/溶劑熱法等，分析其在低成本、大麵積製備方麵的優勢，以及如何通過控製前驅體、反應條件來獲得特定形貌和結構的納米材料。 納米材料製備技術： 專門探討如何製備納米綫、納米片、量子點等納米尺度的熱電材料，分析其特殊的電子和聲子輸運特性。 四、 熱電器件的設計、製備與性能錶徵：將材料轉化為應用 熱電材料的優異性能最終需要通過熱電器件來體現。本書將全麵覆蓋熱電器件的設計、製備以及性能錶徵等關鍵環節。 熱電器件的基本結構與工作原理： 詳細闡述單體熱電效應（如帕爾貼效應）在製冷和製熱中的應用，以及其在能源收集中的原理。 熱電模塊設計： 講解如何根據具體應用需求，設計熱電模塊的結構，包括PN結的幾何尺寸、電極材料的選擇、絕緣材料的布置等。我們將重點討論如何優化電熱耦閤，降低內阻和熱漏，提高模塊的製冷/製熱功率和效率。 PN結製備與連接技術： 深入探討熱電材料PN結的製備過程，包括摻雜控製、退火處理，以及如何實現PN結之間的可靠電連接和熱連接。 器件封裝與集成： 分析器件的封裝材料、工藝選擇，以及如何實現熱電模塊與熱源、冷源的高效熱交換。 性能錶徵技術： 介紹用於評估熱電材料和器件性能的關鍵測試方法，包括： 電學性能測試： 塞貝剋係數、電導率、霍爾係數等。 熱學性能測試： 熱導率、比熱容等。 綜閤性能評估： 熱電優值（ZT值）的計算和測量。 器件性能測試： 製冷/製熱功率、製冷/製熱係數（COP）、溫差（ΔT）等。 五、 熱電技術的應用前景與挑戰：連接理論與現實 本書的最後一部分，將聚焦於熱電技術的廣闊應用前景，並客觀分析當前麵臨的挑戰和未來的發展方嚮。 製冷與製熱： 討論熱電製冷在便攜式冰箱、汽車座椅、電子器件散熱、精密儀器控溫等領域的應用，以及熱電製熱在分布式供暖、廢熱迴收等方麵的潛力。 能源收集： 重點介紹熱電能量收集技術，包括利用工業廢熱、汽車尾氣、太陽能等熱源進行電能轉換。我們將分析其在物聯網設備供電、可穿戴設備、太空探測等領域的應用前景。 其他前沿應用： 探索熱電技術在熱力學循環、熱力學傳感、熱流密度控製等新興領域的潛在應用。 麵臨的挑戰： 深入分析當前熱電技術規模化應用的主要瓶頸，例如： 材料性能的提升： 如何進一步提高ZT值，降低材料成本。 器件的可靠性與壽命： 如何提高器件在各種工作環境下的長期穩定性。 製造成本的降低： 如何開發低成本、高效率的製備工藝。 環境友好性： 關注材料的可持續性和環保性。 未來發展方嚮： 展望熱電材料與器件領域的未來研究趨勢，包括新型材料的開發、先進的納米製備技術、智能化設計與模擬、與其他能源技術的耦閤等。 《熱電材料與器件》一書，通過對熱電效應理論、材料體係、製備工藝、器件設計與應用等各個層麵的深入剖析，為研究人員、工程師以及對該領域感興趣的讀者提供瞭一份寶貴的參考。本書內容嚴謹，論證充分，既有深厚的理論基礎，又不乏對最新研究進展的關注，力求展現一個全麵、動態且充滿活力的熱電材料與器件研究圖景。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構清晰，邏輯性強，內容豐富且具有啓發性。作者們將整個熱電材料與器件的領域，從基礎理論到具體應用，進行瞭係統性的梳理和整閤。全書的章節安排閤理，從材料的微觀結構和輸運機製，到宏觀器件的設計和性能評估，再到最終的應用前景展望，層層遞進，銜接自然。每個章節的開頭都清晰地闡述瞭本章的重點，並引用瞭相關的經典文獻，為深入研究提供瞭綫索。同時，書中穿插瞭許多高質量的實驗數據和理論模型，使得論述更加翔實可信。我尤其喜歡書中對一些復雜物理現象的深入剖析，作者們通過圖錶和數學推導，將抽象的概念具象化，讓我能夠更直觀地理解其本質。即使遇到一些我不太熟悉的理論，作者們也能提供足夠的背景信息和解釋，引導我逐步理解。總的來說，這是一本能夠激發思考、拓展視野、並提供堅實知識基礎的優秀著作。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞這本書嚴謹的學術態度和前瞻性的研究視野。在閱讀過程中，我能感受到作者們對於熱電材料和器件領域有著深厚的積纍和獨到的見解。他們並沒有僅僅停留在已有的經典理論和成熟技術上，而是積極地介紹瞭當前科研領域的熱點問題和未來發展趨勢。例如，書中對新型熱電材料的探索，如有機熱電材料、納米晶熱電材料以及拓撲熱電材料，都進行瞭深入的討論，並分析瞭它們各自的優缺點和潛在的應用前景。此外，作者們還探討瞭如何利用機器學習和人工智能來加速熱電材料的發現和優化，這讓我看到瞭大數據和計算科學在材料研究中的巨大潛力。這種不斷追求創新的精神，以及對領域未來發展的清晰判斷，讓我對熱電技術的發展充滿瞭信心，也激勵瞭我去思考自己在這一領域可以做齣怎樣的貢獻。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的另一個驚喜在於它對“熱電器件”的前沿應用的詳盡介紹。我一直對利用廢熱發電的技術充滿好奇，而這本書恰好滿足瞭我的這一需求。書中不僅迴顧瞭熱電技術的曆史發展，更重點闡述瞭當前最活躍、最具潛力的應用領域。例如，在能量收集方麵，書中詳細介紹瞭如何利用車輛尾氣、工業餘熱以及太陽能溫差來發電，並分析瞭不同應用場景下熱電模塊的設計考量和效率瓶頸。我尤其對書中提及的固態製冷技術印象深刻，它擺脫瞭傳統製冷劑的環保問題，在便攜式冰箱、精密儀器控溫以及未來集成電路散熱等領域展現齣巨大的應用前景。作者們在分析具體器件設計時，不僅關注瞭熱電材料本身的性能，還深入探討瞭熱管理、封裝技術以及與整體係統的匹配等關鍵問題。這些實際的工程考量，讓我認識到將理論研究轉化為實際産品的復雜性，也讓我對熱電技術在未來能源和科技領域扮演的角色有瞭更清晰的預判。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的印象是它對“熱電材料”這一概念的深入淺齣的講解。我之前對熱電效應的理解僅停留在“溫度差産生電壓”這個基礎層麵，但翻閱此書後，我對整個學科的認識發生瞭質的飛躍。作者們從最基本的半導體物理齣發，循序漸進地介紹瞭熱電材料的物理機製，例如塞貝剋效應、帕爾貼效應以及湯姆遜效應的微觀本質。他們不僅闡述瞭這些效應是如何産生的，更重要的是，詳細解析瞭影響這些效應效率的關鍵因素，比如電導率、熱導率以及塞貝剋係數之間的復雜關係。書中關於材料結構和電子能帶理論的探討，讓我看到瞭不同晶體結構和原子排列如何微妙地影響載流子行為和聲子輸運，進而影響熱電性能。這部分內容雖然涉及較多的理論知識，但作者的錶述清晰，配以豐富的圖示和錶格，使得即使是初學者也能逐漸掌握其中的精髓。特彆是關於如何優化材料的“品質因數”Z T值，書中提齣瞭多種策略，從納米結構設計到閤金化，再到復閤材料的構建，這些都為我提供瞭寶貴的理論指導，讓我開始思考如何從材料層麵去設計和改進熱電裝置。

評分☆☆☆☆☆

這本書在理論深度和實踐指導性之間取得瞭絕佳的平衡。我之前接觸過的某些技術書籍，要麼過於偏重理論而顯得晦澀難懂，要麼過於強調實踐而忽略瞭背後的科學原理。但《熱電材料與器件》這本書卻能夠兼顧兩者。在理論層麵，它不僅提供瞭紮實的物理基礎，還引入瞭凝聚態物理、統計力學以及材料科學等相關領域的先進理論，為理解熱電現象提供瞭堅實的理論支撐。例如，書中關於朗道-金茲堡理論在熱電相變材料中的應用的章節，就給我留下瞭深刻的印象，它展示瞭如何利用材料的相變特性來提高熱電性能。而在實踐層麵，作者們則提供瞭大量具體的器件設計案例和實驗數據，從基本的塞貝剋發電機和帕爾貼製冷片，到更復雜的集成式熱電係統。這些案例中，詳細描述瞭材料的選擇、器件的結構設計、熱耦閤的優化以及實際性能的測試與分析。這使得讀者不僅能理解“是什麼”，更能明白“怎麼做”，為實際的研發工作提供瞭極具價值的參考。