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1、概述1.1 热电材料的定义能源是人类活动的物质基础，随着工业化革命的不断进行，不可再生能源日益枯竭，新能源的开发迫在眉睫，能源转换材料（热电材料）成为材料科学研究热点。
热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料。
它能够将人们生活和生产中所产生的废热转化为电能再利用，这将大大提高能源的利用率，有利于解决当前的能源危机。
1823年发现的Seebeck效应和1834年发现的Peltier效应为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论依据。
Seebeck效应是热能转化为电能的现象，如图1.1(a)所示，它由N、P两种不同的半导体热电材料经电导率较高的导流片串联构成，在上端放置一个热源，这样两端就建立一个温差，连接在回路中的灯泡就会发光，其作用就相当于一个发电机。
Peltier效应将电能转化为热能，电流在接头处引起吸（或放）热量的现象，如图1.1(b)所示，将(a)图位置的灯泡换成一个电源，当电流流过回路时，将在上端发生吸热下端放热的现象，起的作用就是一个制冷器。
1.2热电材料优点和应用 热电材料具有尺寸小、质量轻、无任何机械转动部分、工作无噪声、无液态或气态介质等优点，不存在污染环境问题；此外，还可以实现精确控温，超快响应速度，且器件使用寿命长，因而热电材料已用于很多领域：（1）对用于遥远的太空探测器来说，放射性同位素供热的热电发电器是目前惟一的供电系统。
它们已成功的用于美国宇航局发射的旅行者一号探测器和伽利略火星探测器等宇航器上；（2）美国军方研制的液体材料热电发电器，可供夜视装置、雷达、导航设备、电台和指挥系统使用；（3）低级热电发电器可将工业余热、垃圾燃烧热、汽车排放热、地热、海洋热等，直接转换为低压大电流。
1.3 热电器件性能参数热电材料的热电性能用无量纲热电优值ZT 来表征：ZT=S2σT/K，其中S 为塞贝克系数；σ为电阻率；κ为热导率；T为绝对温度。
材料要有高的ZT 值，应有高的塞贝克系数，高的电导率和低的热导率。
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