| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2019년 가을 (10/30 ~ 11/01, 삼척 쏠비치 호텔&리조트) |
| 권호 | 25권 2호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | The effect of milling process in n-type Bi2Te3 thermoelectric materials |
| 초록 | 열전재료는 폐열을 전력으로 변환시킬 수 있는 모듈의 재료로서 자동차, 산업폐열 회수 등에 응용을 고려중이다. 그 중에서 Bi2Te3는 200°c 이하의 저온 영역에서 효과적인 열전 성능을 보여줌으로써 현재 상업적으로 널리 사용하는 물질이다. 열전 물질의 효율을 증가시키기 위해서는 열전성능지수(ZT, Figure of merit)가 높은 값을 가져야 하며 ZT는 S2σ/k 라는 수식으로 표현할 수 있다. 높은 전기전도도(σ)와 열기전력(S, 제벡계수), 낮은 열전도도(k)를 필요로 하므로 본 연구에서는 열전도도의 감소를 통해 효율을 증대시키고자 하였다. 열전도도는 포논에 의한 열전도도와 전하에 의한 열전도도의 합으로 이루어져 있으며, 고 에너지 milling process를 통하여 수 nm까지 grain size를 줄여 포논 산란을 효과적으로 유도함으로써 격자 열전도도를 감소시키는 실험을 설계하였다. 결과적으로 Pristine보다 milled sample들이 모두 높은 ZT값을 가지며, 최소 19.8% 이상 증가한 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도 Sieved sample의 ZT값이 423K 온도 영역에서 약 0.836으로 가장 높았다. Ball milling time에 따라서는 1hr, 30min, 2hr 순으로 ZT값이 낮아졌다. 이를 통해 오랜 시간동안 입자에 충격을 가하여 결정립을 미세화하면 열전도도를 현저히 낮출 수 있으며, ball milling time은 1hr 대에서 최적의 공정 시간을 갖는 것으로 보인다. 또한 입자의 크기뿐 만 아니라 입도분포 균일도도 열전특성에 있어 중요한 요소가 될 수 있다는 것을 확인하였다. |
| 저자 | 이나영1, Rahman Jamil Ur2, 서원선2, 신원호3, 조중영2, 남우현2, 노종욱1 |
| 소속 | 1경북대, 2한국세라믹기술원, 3광운대 |
| 키워드 | <P>thermoelectric; thermal conductivity; electrical conductivity; Seebeck coefficient; energy harvesting; milling; Figure of merit; Phonon scattering</P> |
