Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ - điện của vật liệu nhiệt điện hệ orthor ferrit La(TiCoFe)O3

Đề tài giới thiệu tổng quan về vật liệu nhiệt điện và vật liệu orthorferrit LaFeO3. Các phương pháp thực nghiệm. Trình bày phương pháp chế tạo mẫu và các phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của vật liệu chế tạo được.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ - điện của vật liệu nhiệt điện hệ orthor ferrit La(TiCoFe)O3 Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ - điện của vật liệu nhiệt điện hệ orthor ferrit La(TiCoFe)O3 Vũ Nữ Mai Hoa Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý chất rắn; Mã số 60 44 01 04 Người hướng dẫn: PGS.TS. Đặng Lê Minh Năm bảo vệ: 2013 Abstract. Giới thiệu tổng quan về vật liệu nhiệt điện và vật liệu orthorferrit LaFeO3. Các phương pháp thực nghiệm. Trình bày phương pháp chế tạo mẫu và các phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của vật liệu chế tạo được. Kết quả và thảo luận. Trình bày những kết quả chế tạo mẫu, nghiên cứu cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi, tính chất điện và tính chất từ của mẫu đã chế tạo và đưa ra những nhận xét, giải thích kết quả. Keywords. Vật lý chất rắn; Vật liệu nhiệt điện; Khoa học vật liệu.Content MỞ ĐẦU Hầu hết các hoạt động của con người đều liên quan tới việc tiêu thụ năng lượng: từviệc đi lại, sản xuất tới những nhu cầu tối thiểu của cuộc sống. Trong khi những hoạt động đódiễn ra, năng lượng được chuyển hoá: từ điện năng thành cơ năng, từ năng lượng hóa thạchthành nhiệt hoặc chuyển động... Cho dù chúng có diễn ra theo cách nào thì chắc chắn mộtđiều là hiệu suất sử dụng năng lượng không bao giờ đạt 100%, luôn luôn có năng lượng bịhao phí. Một trong những nguồn hao phí điển hình nhất là thất thoát nhiệt vô ích. Không có gìngạc nhiên khi một thống kê chỉ ra 2/3 năng lượng mà loài người sử dụng bị mất trong quátrình tỏa nhiệt. Vì thế, làm sao để tận dụng nguồn năng lượng dồi dào đó là một trong nhữngmục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước và quốc tế, đặc biệt đối với các nhànghiên cứu về khoa học vật liêu. Một trong các loại vật liệu sử dụng trong lĩnh vực nănglượng là Vật liệu nhiệt điện, đó là vật liệu có thể chuyển hóa trực tiếp năng lượng nhiệt thànhnăng lượng điện. Khi sự quan tâm chú ý tập trung vào việc tìm ra những nguồn năng lượng mới thân thiệnvới môi trường để thay thế những nguồn năng lượng hóa thạch được khai thác đang có nguycơ cạn kiệt dần, gây ô nhiễm môi trường thì máy phát điện sử dụng vật liệu nhiệt điện là ýtưởng hay, phù hợp với những yêu cầu của cuộc sống đặt ra hiện nay. Đối với một máy phát điện sử dụng vật liệu nhiệt điện, hiệu suất chuyển đổi nănglượng nhiệt năng thành điện năng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: sự chênh lệch nhiệt độtrong khi hoạt động, nhiệt độ trung bình trong suốt quá trình máy hoạt động, chất lượng củavật liệu được sử dụng trong máy. Để đánh giá chất lượng của vật liệu, ta thường dùng đạilượng không thứ nguyên hệ số phẩm chất (the figure of merit Z). Z được định nghĩa là α 2Z= trong đó:  là độ dẫn điện (.cm),  là hệ số Seebeck hay năng suất nhiệt điện (V/K) và  là độ dẫn nhiệt (W / (cm . K)) của vật liệu . Như vậy, vật liệu nhiệt điện có giátrị Z lớn trong một dải nhiệt độ hoạt động xác định là điều hết sức quan trọng đối với một máyphát điện. Sự tìm kiếm vật liệu nhiệt điện thường theo hướng vật liệu có hệ số Seebeck và độdẫn điện cao đồng thời độ dẫn nhiệt thấp. Vật liệu gốm nhiệt điện có cấu trúc Perovskite đượccoi là hệ vật liệu có tiềm năng cho mục đích chế tạo máy phát điện ở vùng nhiệt độ cao. Tuynhiên, cơ chế đồng thời tạo ra α, σ cao và λ thấp đang là vấn đề tranh luận sôi nổi của cácnhóm nghiên cứu vật liệu nhiệt điện. Vật liệu pervoskite có công thức tổng quát ABO3, với A là cation của nguyên tố đấthiếm hay kim loại kiềm thổ (Y, La, Nd, Sm, Ca, Ba…), B là cation của các nguyên tố kimloại chuyển tiếp (Mn, Co, Fe). Sự thay thế các nguyên tố khác vào các vị trí của A hoặc Bhoặc thay thế đồng thời cùng lúc hai vị trí tạo ra rất nhiều sự thay đổi tính chất. Khi có sự phatạp, tính chất nhiệt điện của các vật liệu perovskite có khá nhiều hứa hẹn cải thiện để phù hợpvới các mục đích ứng dụng khác nhau . Các hướng nghiên cứu chế tạo và khảo sát vật liệupervoskite được thực hiện với các họ vật liệu quen thuộc như SrTiO3, LaMnO3, CaMnO3,LaFeO3… Trước đây, nhóm nghiên cứu vật liệu gốm nhiệt điện của Bộ môn Vật lý Chất rắn, KhoaVật lý Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia-Hà nội, đã chế tạo vật liệuLaFeO3 pha tạp Ti cho hệ số Seebeck có giá trị dương rất lớn, cỡ mV/K. Tuy nhiên, độ dẫnđiện của vật liệu còn thấp nên chưa thể ứng dụng thực tế được. Nhằm nghiên cứu làm tăng độdẫn điện của vật liệu nói trên, tôi chọn đề tài “Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ - điện củavật liệu nhiệt điện hệ orthorferrit La(TiCoCuFe)O3” làm đề tài cho luận văn. Nội dụng chính của bản luận văn gồm: - Mở đầu - Chương 1: Giới thiệu tổng quan về vật liệu nhiệt điện và vật liệu ...