Claims (15)
1. Термоэлектрический материал состоит из чередующихся слоев двух различных термоэлектрических материалов со средней толщиной в диапазоне от 3 до 100 нм, все слои термоэлектрических материалов состоят из частиц размером в диапазоне от 1 до 50 нм, причем первый термоэлектрический материал имеет ширину запрещенной зоны меньше ширины запрещенной зоны второго термоэлектрического материала, электропроводность первого термоэлектрического материала выше электропроводности второго термоэлектрического материала, так что на границах между слоями первого и второго термоэлектрических материалов образуются потенциальные барьеры высотой порядка KbT, где Kb - константа Больцмана и Т - абсолютная температура.1. Thermoelectric material consists of alternating layers of two different thermoelectric materials with an average thickness in the range from 3 to 100 nm, all layers of thermoelectric materials consist of particles with a size in the range from 1 to 50 nm, and the first thermoelectric material has a band gap less than the band gap zones of the second thermoelectric material, the conductivity of the first thermoelectric material is higher than the conductivity of the second thermoelectric material, so that at the boundaries between the layer The first and second thermoelectric materials form potential barriers with a height of the order of K b T, where K b is the Boltzmann constant and T is the absolute temperature.
2. Термоэлектрический материал по п. 1, отличающийся тем, что разориентация кристаллических решеток в частицах и между частицами в слоях термоэлектрических материалов не превышает 2-10°.2. The thermoelectric material according to claim 1, characterized in that the disorientation of the crystal lattices in the particles and between the particles in the layers of thermoelectric materials does not exceed 2-10 °.
3. Термоэлектрический материал по п. 1, отличающийся тем, что границы слоев не являются плоскими, любой слой одного термоэлектрического материала имеет переменную толщину и может иметь разрывы, заполненные другим термоэлектрическим материалом, причем размер этих разрывов гораздо меньше размера сплошных областей в этом слое.3. The thermoelectric material according to claim 1, characterized in that the boundaries of the layers are not flat, any layer of one thermoelectric material has a variable thickness and can have gaps filled with another thermoelectric material, and the size of these gaps is much smaller than the size of the continuous regions in this layer.
4. Способ изготовления многослойного термоэлектрического материала заключается в выполнении последовательности циклов прокатки материала в валках цилиндрической формы, причем первый цикл прокатки включает операцию подготовки исходного образца путем наложения друг на друга двух плоских образцов разных термоэлектрических материалов с одинаковой длиной и шириной, операцию прокатки исходного образца иоперацию разделения прокатанного материала на образцы длиной и шириной, равными длине и ширине исходного образца; последующие циклы включают операцию подготовки новых образцов путем наложения одного или нескольких слоев прокатанного материала друг на друга в стопку, операцию прокатки и операцию разделения прокатанного материала на образцы длиной и шириной, равными длине и ширине исходного образца.4. A method of manufacturing a multilayer thermoelectric material is to perform a sequence of cycles of rolling the material in cylindrical rolls, the first rolling cycle includes the step of preparing the initial sample by superimposing on each other two flat samples of different thermoelectric materials with the same length and width, the rolling operation of the original sample and the operation separation of the rolled material into samples with a length and width equal to the length and width of the original sample; subsequent cycles include the operation of preparing new samples by stacking one or more layers of rolled material on top of each other in a pile, the rolling operation and the operation of separating the rolled material into samples of length and width equal to the length and width of the original sample.
5. Способ изготовления многослойного термоэлектрического материала по п. 4, отличающийся тем, что операция подготовки новых образцов для последующего цикла прокатки заключается в укладывании образцов, полученных в предыдущем цикле прокатки, друг на друга в стопку таким образом, чтобы образцы, которые соприкасались с поверхностью валков, размещались внутри стопки.5. A method of manufacturing a multilayer thermoelectric material according to claim 4, characterized in that the step of preparing new samples for a subsequent rolling cycle is to stack the samples obtained in the previous rolling cycle on top of each other so that the samples that come into contact with the surface rolls placed inside the stack.
6. Способ изготовления многослойного термоэлектрического материала по п. 4, отличающийся тем, что количество циклов прокатки определяется требуемой конечной толщиной слоев термоэлектрических материалов и степенью обжатия материала в одном цикле.6. A method of manufacturing a multilayer thermoelectric material according to claim 4, characterized in that the number of rolling cycles is determined by the desired final thickness of the layers of thermoelectric materials and the degree of compression of the material in one cycle.
7. Способ изготовления многослойного термоэлектрического материала по п. 4, отличающийся тем, что исходные образцы разных термоэлектрических материалов могут быть изготовлены методом зонной плавки, а также методами прессования или экструзии с использованием порошков этих материалов с размером частиц меньше 5 мкм.7. A method of manufacturing a multilayer thermoelectric material according to claim 4, characterized in that the initial samples of different thermoelectric materials can be manufactured by zone melting, as well as by extrusion or extrusion methods using powders of these materials with a particle size of less than 5 microns.
8. Способ изготовления многослойного термоэлектрического материала по п. 4, отличающийся тем, что толщина исходных образцов разных термоэлектрических материалов может быть различной и определяется требуемой конечной толщиной слоев термоэлектрических материалов.8. A method of manufacturing a multilayer thermoelectric material according to claim 4, characterized in that the thickness of the initial samples of different thermoelectric materials can be different and is determined by the required final thickness of the layers of thermoelectric materials.
9. Способ изготовления многослойного термоэлектрического материала по п. 4, отличающийся тем, что прокатка образцовтермоэлектрических материалов осуществляется в вакууме или атмосфере инертного газа в диапазоне температур от 20 до 450°C.9. A method of manufacturing a multilayer thermoelectric material according to claim 4, characterized in that the rolling of samples of thermoelectric materials is carried out in a vacuum or inert gas atmosphere in the temperature range from 20 to 450 ° C.
10. Способ изготовления многослойного термоэлектрического материала по п. 4, отличающийся тем, что завершающей операцией является отжиг изготовленных образцов в вакууме или атмосфере инертного газа.10. A method of manufacturing a multilayer thermoelectric material according to claim 4, characterized in that the final operation is annealing the manufactured samples in a vacuum or inert gas atmosphere.
11. Установка многократной прокатки термоэлектрических материалов состоит из блока вращающихся валков, устройства толкающего типа для подачи исходного образца в валки и устройства разделения прокатанного термоэлектрического материала на образцы заданного размера.11. The multiple rolling installation of thermoelectric materials consists of a block of rotating rolls, a push type device for feeding the initial sample into the rolls, and a device for separating the rolled thermoelectric material into samples of a given size.
12. Установка по п. 11, в которой блок валков может состоять из одной или нескольких пар вращающихся валков с уменьшающимся зазором между валками в направлении прокатки.12. The apparatus of claim 11, wherein the roll unit may consist of one or more pairs of rotating rolls with a decreasing gap between the rolls in the rolling direction.
13. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что валки должны иметь диаметр, превышающий толщину исходных образцов не менее чем в 40-50 раз.13. Installation according to claim 11, characterized in that the rolls must have a diameter exceeding the thickness of the original samples by at least 40-50 times.
14. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что валки могут иметь цилиндрическую ступенчатую форму, причем центральная рабочая часть валков имеет меньший диаметр, боковые части валков имеют больший диаметр, длина рабочей части валков на 0,1-0,5 мм больше ширины исходного образца термоэлектрического материала, разность диаметров валков равна требуемой толщине прокатанного материала, что обеспечивает формирование прокатанного материала с поперечным сечением заданной прямоугольной формы.14. Installation according to claim 11, characterized in that the rolls can have a cylindrical stepped shape, the central working part of the rolls having a smaller diameter, the side parts of the rolls have a larger diameter, the length of the working part of the rolls is 0.1-0.5 mm longer than the width the initial sample of thermoelectric material, the difference in the diameter of the rolls is equal to the required thickness of the rolled material, which ensures the formation of the rolled material with a cross section of a given rectangular shape.
15. Установка по п. 11, отличающаяся тем, что устройство подачи образцов в валки содержит толкатель и свободно вращающиеся направляющие ролики, расположенные вокруг исходного образца и обеспечивающие сохранение его формы при подаче усилия на толкатель.15. Installation according to claim 11, characterized in that the device for supplying samples to the rolls contains a pusher and freely rotating guide rollers located around the original sample and ensuring its shape while applying force to the pusher.