Способ создания гибкого термоэлектрического модуля

Использование: для создания гибкого термоэлектрического модуля. Сущность изобретения заключается в том, что способ создания гибкого термоэлектрического модуля включает получение полиимидной пленки и напыление на нее в вакуумной камере посредством лазера функциональных слоев, полиимидную пленку получают на металлическом основании с полированной поверхностью, которое устанавливают на горизонтальную центрифугу, осуществляют его вращение и одновременно подают посредством дозатора на его рабочую поверхность раствор полиамидоимида в течение 30-120 с с получением заданной толщины пленки, основание с нанесенной пленкой полиамидоимида размещают в вакуумной камере с нагревателями и мишенями из материалов для создания буферного, полупроводниковых и коммутирующих слоев и осуществляют сушку пленки, затем осуществляют лазерное напыление функциональных слоев в несколько этапов:

а) в камеру подают кислород и при одновременном вращении мишени и основания с нанесенной пленкой осуществляют лазерную абляцию мишени из титана с формированием на полиимидном слое буферного слоя оксида титана;

б) камеру откачивают на высокий вакуум, включают нагреватель на 150-170°C в зависимости от толщины наносимого слоя, включают вращение мишени и вращение подложки, устанавливают маску для слоя ветвей n-типа и производят лазерную абляцию материала мишени n-типа с формированием ветвей n-типа на поверхности полиимида;

в) устанавливают маску для слоя ветвей р-типа, подают в зону лазерного воздействия мишень р-типа проводимости, производят лазерную абляцию материала мишени р-типа с формированием ветвей р-типа на поверхности полиимида;

г) устанавливают маску для коммутирующего слоя, подают в зону лазерного воздействия мишень для создания слоя металлизации, производят лазерную абляцию материала мишени, и создают слой металлизации, коммутирующий электрически последовательно между собой полупроводниковые ветви, и создают контактные площадки на концах термоэлектрического модуля, после создания функциональных слоев камеру развакуумируют, извлекают из основания, которое затем для отделения полученного модуля выдерживают в ультразвуковой ванне мощностью 25-50 Вт в течение 5 мин в деионизованной дистиллированной воде, термоэлектрический модуль снимают с основания и высушивают. Технический результат: обеспечение возможности повышения качества изделия. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и нанотехнологиям и может быть использовано в потребительской электронике, медицине, лабораторном оборудовании и других областях.

Известны способы создания термоэлектрических модулей на гибкой подложке (см., например, Гольцман, Дашевский "Пленочные термоэлементы: Физика и применение", изд. "Наука", 1983, с. 81-90), с получением слоев термоэлектрика на готовых полиимидных пленках в вакуумной камере путем напыления, методом дискретного испарения и лазерного напыления с использованием неодимового лазера и нагревателя пленок.

Недостатком данного способа является технологическая сложность обеспечения плоскостности расположения, закрепления и равномерности теплового контакта по поверхности готовой полиимидной пленки, приводящая к неоднородности электрофизических свойств конечного устройства.

Недостатком способа является низкое качество поверхности пленок из-за использования высокомощного неодимового лазера, приводящего к образованию капельной фазы из-за объемного механизма абляции материала мишени.

Задачей данного изобретения является создание более дешевого способа с получением термоэлектрического гибкого модуля высокого качества.

Способ создания гибкого термоэлектрического модуля включает получение полиимидной пленки и напыление на нее в вакуумной камере посредством лазера функциональных слоев, при этом полиимидную пленку получают на металлическом основании с полированной поверхностью, которое устанавливают на горизонтальную центрифугу, осуществляют его вращение и одновременно подают посредством дозатора на его рабочую поверхность раствор полиамидоимида в течение 30-120 с с получением заданной толщины пленки, основание с нанесенной пленкой полиамидоимида размещают в вакуумной камере с нагревателями и мишенями из материалов для создания буферного, полупроводниковых и коммутирующих слоев и осуществляют сушку пленки, затем осуществляют лазерное напыление функциональных слоев в несколько этапов:

а) в камеру подают кислород и при одновременном вращении мишени и основания с нанесенной пленкой осуществляют лазерную абляцию мишени из титана с формированием на полиимидном слое буферного слоя оксида титана;

б) камеру откачивают на высокий вакуум, включают нагреватель на 150-170°С в зависимости от толщины наносимого слоя, включают вращение мишени и вращение подложки, устанавливают маску для слоя ветвей n-типа и производят лазерную абляцию материала мишени n-типа с формированием ветвей n-типа на поверхности полиимида;

в) устанавливают маску для слоя ветвей р-типа, подают в зону лазерного воздействия мишень р-типа проводимости, производят лазерную абляцию материала мишени р-типа с формированием ветвей р-типа на поверхности полиимида;

г) устанавливают маску для коммутирующего слоя, подают в зону лазерного воздействия мишень для создания слоя металлизации, производят лазерную абляцию материала мишени, и создают слой металлизации, коммутирующий электрически последовательно между собой полупроводниковые ветви, и создают контактные площадки на концах термоэлектрического модуля,

после создания функциональных слоев камеру развакуумируют, извлекают из основания, которое затем для отделения полученного модуля выдерживают в ультразвуковой ванне мощностью 25-50 Вт в течение 5 мин в деионизованной дистиллированной воде, термоэлектрический модуль снимают с основания и высушивают.

На фиг. 1 представлена схема гибкого термоэлектрического модуля, на фиг. 2 - схема нанесения полиамидоимида на основание, на фиг. 3 - схема нанесения функциональных слоев.

Технологии создания гибкого термоэлектрического модуля содержит следующие этапы:

Этап 0. Подготовительный

В вакуумную камеру 1 устанавливаются все необходимые мишени 2 материалов для создания полупроводниковых, буферных, адгезионных и коммутирующих слоев термоэлектрического модуля.

Выбор термоэлектрического материала основан на значении рабочего температурного диапазона изделия по критерию его максимальной термоэлектрической эффективности, при этом в температурном диапазоне от -20 до 120°С наиболее эффективны твердые растворы на основе теллурида висмута, а в более высокотемпературном диапазоне от 0 до 400°С рационально использовать материал на основе теллурида свинца.

Этап 1. Синтез полиимидного слоя

Основание 3 с полированной металлической поверхностью с шероховатостью не хуже Ra=1.2 мкм устанавливается в горизонтальную центрифугу 4. Включается центрифуга и скорость вращения центрифуги составляет 4000 об/мин. На поверхность вращающегося основания подается с помощью дозатора 5 11%-ный раствор полиамидоимида 16 в течение 30-120 с в зависимости от требований по однородности и толщине конечного слоя полиимида. Для приготовления раствора полиамидоимида 16 заранее концентрат полиамидоимида растворяется в амидном растворителе (n-метилпирролидон) до необходимой концентрации.

Далее основание 3 с нанесенным слоем полиамидоимида устанавливается в вакуумную камеру 1 технологического оборудования для импульсного лазерного осаждения для процесса термической имидизации, где основание сушится в течение 5 мин при 125°С, нагреваемое с помощью нагревателя 6 в вакуумной камере 1. На основании 3 формируется равномерный полиимидый слой 7 толщиной 0,6-5,5 мкм.

Этап 2. Нанесение буферного слоя 9

Осуществляется поворот карусели 8 мишеней 2 с подачей мишени титана в зону лазерного воздействия лазерным лучом 15. Включается вращение мишени (20 об/мин) и вращение подложки (30 об/мин). Производится лазерная абляция материала мишени с формированием буферного слоя 9 оксида титана на поверхности полиимида. В вакуумной камере поддерживается давление 0.1 Торр кислорода. В качестве лазерного источника используют KrF-эксимерный лазер с длиной волны излучения 248 нм, длительностью импульса 30 нс, плотностью энергии на поверхностях мишеней 0,7-1,5 Дж/см2. Малые длина волны и длительность импульса используются с целью получения правильного химического состава испаряемых материалов. В вакуумной камере выдерживается давление кислорода 10-10-1 Торр. В результате взаимодействия плазмы титана с кислородом на полиимидном слое 7 формируется буферный слой 9 оксида титана (II), повышающий адгезионные свойства. Данный этап необходим при особых требованиях по долговечности и вибростойкости термоэлектрического модуля, например в военной или аэрокосимческой отрасли.

Этап 3. Создание полупроводниковых ветвей

Вакуумная камера 3 откачивается на высокий вакуум (не хуже 10-5 Торр), а нагреватель 6 устанавливается на 150-170°С в зависимости от толщины будущего слоя. Включается вращение мишени (20 об/мин) и вращение подложки (30 об/мин). Устройством автоматической смены масок устанавливается маска 10 для слоя ветвей n-типа 11.

Производится лазерная абляция материала мишени n-типа с формированием ветвей n-типа 11 на поверхности полиимида. По окончании процесса создания ветвей n-типа 11 устройством автоматической смены масок устанавливается маска 10 для слоя ветвей р-типа 12 и осуществляется поворот карусели 8 мишеней с подачей мишени р-типа проводимости в зону лазерного воздействия. Производится лазерная абляция материала мишени р-типа с формированием ветвей р-типа 12 на поверхности полиимида.

Этап 4. Создание коммутирующего слоя 13

Вакуумная камера 1 откачивается на высокий вакуум (не хуже 10-5 Торр), а нагреватель 6 устанавливается на 150-170°С в зависимости от толщины будущего слоя. Устройством автоматической смены масок устанавливается маска 6 для коммутирующего слоя 13 и осуществляется поворот карусели 8 мишеней с подачей мишени для создания металлизации в зону лазерного воздействия. Производится лазерная абляция материала мишени, при этом создается слой металлизации, коммутирующий между собой полупроводниковые ветви электрически последовательно, а также создаются контактные площадки 14 на концах термоэлектрического модуля.

Этап 5. Снятие термоэлектрического модуля с основания 3

По окончании процессов создания функциональных слоев термоэлектрического модуля вакуумный реактор развакуумируется и основание извлекается. Основание выдерживается в узльтразвуковой ванне мощностью 25-50 Вт в течение 5 мин в деионизованной дистиллированной воде, затем термоэлектрический модуль на полиимидном основании снимается с основания механическим способом. Модуль далее высушивается в сушильной камере при температуре 80°С и пониженной влажности в течение 30 мин.

Технический результат заключается в следующем:

- снижении стоимости производства благодаря объединению этапов синтеза полиимида, формировании полупроводниковых, буферных и коммутирующих слоев в едином технологическом оборудовании;

- повышении качества изделия, снижении процента брака за счет использования коротковолнового излучения, приводящего к снижению капельной фазы на поверхности полупроводника;

- повышении качества изделия за счет высокой равномерности распределения тепловых полей при нагреве полиимидного слоя и высокой плоскостности, приводящей к формированию более однородных функциональных слоев, благодаря синтезу полиимидного слоя на ровном полированном металлическом основании ввиду отсутствия необходимости использования клеевого слоя, воздушных зазоров и т.п.

1. Способ создания гибкого термоэлектрического модуля, включающий получение полиимидной пленки и напыление на нее в вакуумной камере посредством лазера функциональных слоев, отличающийся тем, что полиимидную пленку получают на металлическом основании с полированной поверхностью, которое устанавливают на горизонтальную центрифугу, осуществляют его вращение и одновременно подают посредством дозатора на его рабочую поверхность раствор полиамидоимида в течение 30-120 с с получением заданной толщины пленки, основание с нанесенной пленкой полиамидоимида размещают в вакуумной камере с нагревателями и мишенями из материалов для создания буферного, полупроводниковых и коммутирующих слоев и осуществляют сушку пленки, затем осуществляют лазерное напыление функциональных слоев в несколько этапов:
а) в камеру подают кислород и при одновременном вращении мишени и основания с нанесенной пленкой осуществляют лазерную абляцию мишени из титана с формированием на полиимидном слое буферного слоя оксида титана;
б) камеру откачивают на высокий вакуум, включают нагреватель на 150-170°C в зависимости от толщины наносимого слоя, включают вращение мишени и вращение подложки, устанавливают маску для слоя ветвей n-типа и производят лазерную абляцию материала мишени n-типа с формированием ветвей n-типа на поверхности полиимида;
в) устанавливают маску для слоя ветвей p-типа, подают в зону лазерного воздействия мишень p-типа проводимости, производят лазерную абляцию материала мишени p-типа с формированием ветвей p-типа на поверхности полиимида;
г) устанавливают маску для коммутирующего слоя, подают в зону лазерного воздействия мишень для создания слоя металлизации, производят лазерную абляцию материала мишени и создают слой металлизации, коммутирующий электрически последовательно между собой полупроводниковые ветви, и создают контактные площадки на концах термоэлектрического модуля,
после создания функциональных слоев камеру развакуумируют, извлекают из основания, которое затем для отделения полученного модуля выдерживают в ультразвуковой ванне мощностью 25-50 Вт в течение 5 мин в деионизованной дистиллированной воде, термоэлектрический модуль снимают с основания и высушивают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют 11%-ный раствор полиамидоимида.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для перепадов температур от -20 до 120°C полупроводниковые ветви выполняют из материала на основе теллурида висмута.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для перепадов температур от 0 до 400°C полупроводниковые ветви выполнены из материала на основе теллурида свинца.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создание буферного слоя оксида титана осуществляют в среде кислорода при давлении 100-10-1 Торр.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют устройство автоматизированной смены масок с заранее изготовленными масками ветвей p-типа, n-типа и коммутирующих ветвей.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полупроводниковые ветви производят при температуре полиимидного слоя 150-170°C.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создание полупроводниковых ветвей производится при давлении в вакуумной камере не хуже 10-5 Торр.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве лазерного источника используют KrF-эксимерный лазер с длиной волны излучения 248 нм, длительностью импульса 30 нс, плотностью энергии на поверхностях мишеней 0.7-1.5 Дж/см2.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получают полиимидный слой толщиной 0.6-5.5 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии. Сущность: способ изготовления плоских термоэлементов включает обеспечение электро- и теплопроводной подложки по меньшей мере с одним проемом, который разделяет подложку на сегменты подложки, монтаж на подложке ветвей термоэлемента.

Изобретение относится к области теплометрии и может быть использовано при калибровке датчиков теплового потока. Способ калибровки термоэлектрического датчика теплового потока заключается в том, что собственное электрическое сопротивление датчика теплового потока измеряют при пропускании переменного тока величины от 1 до 20 мА, а термоэлектрическую добротность измеряют при пропускании постоянного тока величины от 1 до 20 мА, после чего определяют чувствительность термоэлектрического датчика из следующего выражения: где Se - чувствительность термоэлектрического датчика; ACR - собственное сопротивление термоэлектрического датчика; Z - термоэлектрическая добротность датчика; s - площадь чувствительной поверхности термоэлектрического датчика; α - коэффициент Зеебека (термоЭДС) термоэлемента; 2N - количество термоэлементов или спаев в термоэлектрическом датчике.

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам и их изготовлению. Сущность: термоэлектрический модуль (1), который простирается в продольном направлении (9), с внешней трубкой (2) и расположенной внутри внешней трубки (2) внутренней трубкой (3).

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии. Технический результат: повышение эффективности и надежности термоэлектрического модуля посредством увеличения теплопроводности и электроизоляционных свойств теплоконтактных электроизолирующих средств соединения коммутационных токопроводов с теплопроводами.

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность: полупроводниковое устройство включает полупроводниковую подложку, композиционную металлическую пленку и вывод для измерения.

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии. Сущность: термоэлектрический материал содержит полупроводниковую подложку, полупроводниковую оксидную пленку, образованную на полупроводниковой подложке, и термоэлектрический слой, выполненный на полупроводниковой оксидной пленке.

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии. Сущность: способ изготовления структуры, используемой для производства термоэлектрогенератора, включает совместное формирование по меньшей мере одной полосы из материала n-типа и по меньшей мере одной полосы из материала p-типа за одну технологическую операцию и формирование соединений по меньшей мере между одной полосой из материала n-типа и по меньшей мере одной полосой из материала p-типа с помощью полос из проводящего материала.

Изобретение относится к электронике и предназначено для создания материала на основе полупроводниковых наночастиц, обладающего газочувствительным термоэлектрическим эффектом, т.е.

Изобретение относится к области получения термоэлектрических материалов, применяемых для изготовления термостатирующих и охлаждающих устройств, систем кондиционирования и в других областях техники.

Изобретение относится к термоэлектрическим генераторам. Сущность: термоэлектрический генератор (2) имеет несколько модулей (1), каждый из которых имеет первый конец (3) и второй конец (4) и которые состоят из внутренней трубки (5) и наружной трубки (6), а также расположенных между ними термоэлектрических элементов (7).

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии и может быть использовано при производстве термоэлектрических охладителей и генераторов. Сущность: способ получения термоэлектрического элемента включает подготовку верхней и нижней граней ветвей термоэлемента, создание системы контактных слоев между гранями ветвей термоэлемента и коммутирующими шинами. Систему контактных слоев образуют из гомогенного многокомпонентного сплава A-B-C. Компонент A включает по крайней мере один из металлов второй подгруппы первой и восьмой группы периодической системы элементов и сплавов между ними, например Co, Ni, Fe, Pb. Компонент B включает элементы второй подгруппы четвертой, пятой и шестой групп, например Ti, Zr, Ta, Nb. Компонент C включает азот, углерод, кислород, бор. Производят термообработку либо в вакууме, либо в инертной атмосфере. В результате на гранях ветвей формируется многослойная структура. Компоненты B и C взаимодействуют друг с другом и формируют диффузионно-барьерный слой. Компонент A формирует низкоомный контактный слой на границе с полупроводниковой ветвью и катализирует рост наноструктурированного материала на диффузионно-барьерном слое, на котором методом химического осаждения из газовой фазы выращивают наноструктурированный материал. Свободное пространство в нем заполняют металлами с высокой электропроводностью, что обуславливает образование композиционного проводящего материала. Последующую коммутацию ветвей n- и p-типа осуществляют с помощью коммутирующей шины путем неразъемного соединения. Технический результат: повышение адгезии контактной системы, снижение сопротивления омического контакта к полупроводниковому материалу термоэлемента, создание препятствия взаимодействию между слоями контактной системы и взаимодействию контактной системы и полупроводникового материала термоэлектрического элемента при повышенных температурах, повышение механической прочности, надежности и эффективности термоэлектрического элемента. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к термоэлектричеству. Технический результат: получение термоэлектрического элемента с высоким термическим сопротивлением, который требует меньше полупроводникового материала. Сущность: термоэлектрический элемент содержит подложку с передней стороной подложки и расположенной напротив передней стороны подложки задней стороной подложки, первый контакт, который в виде пленки нанесен на переднюю сторону положки, второй контакт, который в виде пленки нанесен на переднюю сторону положки, зазор между первым и вторым контактом, который термически и электрически отделяет первый и второй контакты друг от друга, и термоэлектрически активную пленку с верхней стороной и нижней стороной. Форма зазора между первым и вторым контактом не является прямолинейной. Контакты и термоэлектрическая пленка соединены друг с другом боковыми ограничивающими поверхностями. Термоэлектрически активная пленка расположена в зазоре таким образом, что нижняя сторона прилегает к передней стороне подложки и одна из боковых ограничивающих поверхностей прилегает к первому контакту, а вторая из боковых ограничивающих поверхностей прилегает ко второму контакту. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение может быть использовано в автомобильных двигателях внутреннего сгорания. Термоэлектрический генератор размещен в выпускной системе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Термоэлектрический генератор состоит из горячего теплообменника (1) и термоэлектрических модулей (4), установленных на горячем теплообменнике (1). Горячий теплообменник (1) имеет правильную многогранную продольную форму с продольным оребрением с переменным по длине профилем продольных ребер (2). Поверх термоэлектрических модулей (4) установлены холодные теплообменники (5) с потоком жидкости, текущим против направления течения отработавших газов. Холодные теплообменники (5) плотно прижаты к пластинам термоэлектрических модулей (4) и через них прижаты к общему горячему теплообменнику (1) вкручиваемыми в прижимные рамки (9) винтами (8) с упругими компенсационными элементами. Технический результат заключается в обеспечении равномерности распределения температур по длине теплообменника. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии и может быть использовано при производстве термоэлектрических составных ветвей термоэлемента, предназначенных для изготовления генераторов электроэнергии с высоким коэффициентом преобразования. Предложенный способ изготовления составной ветви термоэлемента соединением секций из низко-, средне- и высокотемпературных термоэлектрических материалов включает предварительное нанесение на торцы соединяемых секций металлических покрытий, выбранных из группы: никель, индий, железо, молибден, вольфрам, образующих связующую прослойку между секциями, установку всех секций последовательно по нарастанию рабочей температуры встык так, чтобы между низко- и среднетемпературной секциями, а также между средне- и высокотемпературными секциями образовались связующие прослойки из пакета слоев Ni/In/N. Собранную пресс-форму помещают в установку искрового плазменного спекания и нагревают до температуры 450-460°C. Выдерживают при этой температуре в течение 5-8 мин под давлением 3-5 МПа, в вакууме, до растворения приграничной части никеля в расплавленном индии. Затем охлаждают до комнатной температуры и осуществляют изотермический отжиг в электропечи с регулируемой температурой в атмосфере, содержащей 97% аргона и 3% водорода, при температуре 420±2°C, под давлением 0,5-1,0 МПа, продолжительностью 6-10 ч до образования высокотемпературного интерметаллического соединения Ni2In3. После завершения диффузионного процесса сварки пресс-форму плавно охлаждают до комнатной температуры. Технический результат – получение надежного и прочного соединения секций составной ветви термоэлемента. 5 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области создания термоэлектрических модулей для прямого и обратного преобразования тепловой и электрической энергии. Сущность: на диэлектрическую подложку методом сеткотрафаретной печати наносят соединительные дорожки для одноименных элементов и коммутирующие дорожки для разноименных элементов. Затем наносят барьерные дорожки с помощью диэлектрической пасты так, чтобы образовались углубления (ячейки) между соединительными и коммутирующими дорожками. В углубления (ячейки) последовательно аналогичным способом наносят полупроводниковые дорожки пастой, изготовленной на основе полупроводников n-типа и p-типа, которые затем подвергают предварительной сушке для удаления органического связующего и процессу спекания под давлением. Технический результат: упрощение процесса изготовления, повышение производительности, снижение затрат. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области термоэлектричества, а именно к технологии изготовления конструктивных элементов для термоэлектрических модулей. Сущность: способ изготовления конструктивного элемента (12) для термоэлектрического модуля (15) имеет следующие шаги: а) обеспечение по меньшей мере одной нити (1), имеющей протяженность (2), б) обеспечение трубчатого приемного элемента (13), имеющего внешнюю периферическую поверхность (14), в) нанесение термоэлектрического материала (3) по меньшей мере на одну нить (1), г) наматывание по меньшей мере одной нити (1) вокруг трубчатого приемного элемента (13), так что на внешней периферической поверхности (14) образовывается по меньшей мере один кольцеобразный конструктивный элемент (12) для термоэлектрического модуля (15). Технический результат: упрощение технологии изготовления и согласования допусков конструктивных деталей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способу изготовления термоэлектрического конструктивного элемента и термоэлектрическому конструктивному элементу (1). Термоэлектрический конструктивный элемент (1) имеет по меньшей мере одно покрытое термоэлектрическим материалом (3) волокно (4). Термоэлектрический конструктивный элемент (1) выполнен кольцеобразным. Способ предусматривает обеспечение по меньшей мере одного волокна (2), покрытие по меньшей мере одного волокна (2) термоэлектрическим материалом (3), так что образуется по меньшей мере одно покрытое волокно (4), скручивание по меньшей мере одного покрытого волокна (4) в кольцо (5) с центральной осью (6), прессование кольца (5) для получения термоэлектрического конструктивного элемента (1), имеющего первую протяженность (7) в осевом направлении (8), и разделение полученного термоэлектрического конструктивного элемента (1) на несколько термоэлектрических конструктивных элементов (1), каждый из которых имеет в осевом направлении (8) вторую протяженность (16), меньшую первой протяженности (7). Прессование на шаге проводят при температуре, составляющей по меньшей мере 250°C, и давлении, составляющем по меньшей мере 2 бар. Термоэлектрический конструктивный элемент (1) имеет по меньшей мере одно покрытое термоэлектрическим материалом (3) волокно (4), причем термоэлектрический конструктивный элемент (1) выполнен кольцеобразным. По меньшей мере одно покрытое волокно (4) простирается в периферическом направлении (9) в угловом диапазоне (10) по меньшей мере 120°. Технический результат: повышение долговечности термоэлектрического конструктивного элемента и стойкости к переменным термическим напряжениям. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии. Сущность: формируют отдельные сегменты из низко-, средне- и высокотемпературных термоэлектрических материалов и соединяют их между собой. Низкотемпературные сегменты ветви n- и p-типа проводимости формируют из двух секций методом искрового плазменного спекания каждый. В качестве материалов для секций n-типа используют теллуриды висмута и селена составов Bi2Te2,7Se0,3 и Bi2Te2,85Se0,15. В качестве материалов для секций p-типа используют теллуриды висмута и сурьмы составов Bi0,4Sb1,6Te3 и Bi0,27Sb1,3Te3, полученные методом горячей экструзии. Соединение низкотемпературных секций n- и p-типа осуществляют в графитовой пресс-форме в установке искрового плазменного спекания в вакууме ~0,1 Па при повышении температуры от комнатной до 400-450°C в течение 1-ой минуты с выдержкой при этой температуре в течение 5-10 минут под давлением 0,5 МПа и последующим охлаждением до комнатной температуры со скоростью 3°C/мин. Технический результат: повышение коэффициента полезного действия термоэлемента. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Использование: для получения термоэлектрического элемента. Сущность изобретения заключается в том, что множество ветвей термоэлемента, изготовленных из активного материала с термоэлектрической активностью, вводят в, по сути, плоскую подложку, изготовленную из электро- и термоизоляционного материала подложки, таким образом, что ветви термоэлемента проходят через подложку, по сути, перпендикулярно плоскости подложки, и при котором активный материал заранее подготавливают в порошкообразной форме, прессуют с получением неспеченных заготовок и затем спекают внутри подложки с получением ветвей термоэлемента. Технический результат: обеспечение возможности повышения степени свободы термо- и электроизоляционного материала подложки. 14 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковых материалов с модифицированными электрическими свойствами. Способ получения низкотемпературного термоэлетрика на основе сплава Bi88Sb12 с добавками гадолиния включает помещение навески сплава Bi88Sb12 и металлического гадолиния в количестве 0,01-0,1 ат.% в стеклянную ампулу, из которой откачивают воздух до 10-3 мм рт. ст. и запаивают, размещение ампулы в печи, ее нагрев до температуры плавления сплава до полного растворения гадолиния, зонное выравнивание со скоростью 2 см/ч и выращивание монокристалла на затравку заданной ориентации методом зонной перекристаллизации при четном проходе со скоростью 0,5 мм/ч. Полученный термоэлектрик состоит из монокристалла Bi88Sb11 с распределенными в межслоевом пространстве наночастицами гадолиния, приводящими к увеличению соотношения подвижностей электронов и дырок без изменения концентрации носителей заряда, что в конечном итоге приводит к увеличению модуля дифференциальной термоэдс и соответственно термоэлектрической эффективности до 70% при 110 К для добавок гадолиния 0,1 ат.%. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для создания гибкого термоэлектрического модуля. Сущность изобретения заключается в том, что способ создания гибкого термоэлектрического модуля включает получение полиимидной пленки и напыление на нее в вакуумной камере посредством лазера функциональных слоев, полиимидную пленку получают на металлическом основании с полированной поверхностью, которое устанавливают на горизонтальную центрифугу, осуществляют его вращение и одновременно подают посредством дозатора на его рабочую поверхность раствор полиамидоимида в течение 30-120 с с получением заданной толщины пленки, основание с нанесенной пленкой полиамидоимида размещают в вакуумной камере с нагревателями и мишенями из материалов для создания буферного, полупроводниковых и коммутирующих слоев и осуществляют сушку пленки, затем осуществляют лазерное напыление функциональных слоев в несколько этапов: а) в камеру подают кислород и при одновременном вращении мишени и основания с нанесенной пленкой осуществляют лазерную абляцию мишени из титана с формированием на полиимидном слое буферного слоя оксида титана;б) камеру откачивают на высокий вакуум, включают нагреватель на 150-170°C в зависимости от толщины наносимого слоя, включают вращение мишени и вращение подложки, устанавливают маску для слоя ветвей n-типа и производят лазерную абляцию материала мишени n-типа с формированием ветвей n-типа на поверхности полиимида; в) устанавливают маску для слоя ветвей р-типа, подают в зону лазерного воздействия мишень р-типа проводимости, производят лазерную абляцию материала мишени р-типа с формированием ветвей р-типа на поверхности полиимида; г) устанавливают маску для коммутирующего слоя, подают в зону лазерного воздействия мишень для создания слоя металлизации, производят лазерную абляцию материала мишени, и создают слой металлизации, коммутирующий электрически последовательно между собой полупроводниковые ветви, и создают контактные площадки на концах термоэлектрического модуля, после создания функциональных слоев камеру развакуумируют, извлекают из основания, которое затем для отделения полученного модуля выдерживают в ультразвуковой ванне мощностью 25-50 Вт в течение 5 мин в деионизованной дистиллированной воде, термоэлектрический модуль снимают с основания и высушивают. Технический результат: обеспечение возможности повышения качества изделия. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх