高熱電優值係數矽基奈米粉末所組成之熱電塊材

綜觀目前商業化熱電材料，在低溫範圍(室溫至300℃之間)並無任何可行之材料得以將熱電轉換之效應大量導入廢熱回收。因此若能在材料及元件上大幅降低熱電元件之成本，並能應用在低溫範圍使廢熱回收，實為一重要的能源課題，而本計畫將針對p/n 摻雜矽奈米線/二氧化矽奈米粒子複合材料，提出(1)低成本的量產方法、(2)複合材料製作及設計、(3)在將此材料製作成熱電塊材後，進行(4)量測及提升其熱電優值係數ZT，以期往後能用以建構奈米化結構熱電性能之理論模型，並應用於工業及民生節能。本計畫將結合中央大學電機系及中央大學材料所雙方優勢及特點，研究課題著重於低成本、前瞻、具量產潛力的矽奈米線/二氧化矽奈米粒子複合材料粉末及熱電塊材關鍵製程開發，同時佐以材料及特性量測分析。為達成此目標，計畫之執行策略將依熱電奈米線粉末開發、粉體材料的結構工程化設計與製作、火花電漿燒結製程開發以及微結構鑑定、熱電優值係數量測等架構分層負責。利用本實驗室所建立之量測平台及中央材料所的分析能力，並整合實驗參數與結果，我們將得到往後適用於低溫工業廢熱回收之元件，並提出成本評估，同時培訓熱電相關研發人才。本計畫之研究內容涵蓋創新的奈米製程工藝、優化奈米熱電塊材結構設計及分析、以及熱電特性量測，藉由雙方實驗室攜手合作，不僅可發揮學術創意與深入研究熱電材料之學理，更實際整合擴及熱電材料的量產以及熱電實驗量測，研究成果更可作為爾後熱電科技與永續再生能源技術的基石。