夏季汽車自燃事故頻發(fā),究其主要原因?yàn)橄募靖邷厥沟闷囆羞M(jìn)間發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高,引擎蓋內(nèi)熱量積蓄,加之油管老化,進(jìn)而引起汽車自燃,對(duì)人身、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成一定威脅。而熱電材料具有低的熱導(dǎo)率在物理上能夠起到一定隔絕外部輻射熱的作用,同時(shí)將內(nèi)部積蓄的熱量轉(zhuǎn)化為電能,從而實(shí)現(xiàn)引擎蓋內(nèi)進(jìn)一步降溫。熱電材料的熱電轉(zhuǎn)換效率通過(guò)熱電優(yōu)值(ZT)表征。目前,提高ZT值的方法有摻雜、合金和納米結(jié)構(gòu)化,其主要思路為通過(guò)摻雜等改善材料的電子濃度,調(diào)節(jié)塞貝克系數(shù),進(jìn)而提高材料電導(dǎo)率;另一思路是通過(guò)將塊體材料納米結(jié)構(gòu)化,人為創(chuàng)造晶界,增加晶界處聲子散射;此外,納米材料本身具有的量子限制效應(yīng),實(shí)現(xiàn)晶體材料晶格熱導(dǎo)率的減少,從而提高ZT值。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明了塊體材料的納米化能夠大幅度降低材料熱導(dǎo)率�；鹧婧铣杉夹g(shù)因其合成的納米材料具有純度高,極精細(xì)的粒徑以及粒徑分布窄等優(yōu)點(diǎn)是目前合成納米材料的先進(jìn)技術(shù)。本文首先通過(guò)CFD商用軟件FLUENT結(jié)合基于GRI 3.0簡(jiǎn)化的24種組分20步基元反應(yīng)的詳細(xì)燃燒機(jī)理對(duì)合成前乙烯火焰結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng),速度場(chǎng)以及濃度場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值研究;并對(duì)影響火焰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素進(jìn)行探討,從而確定出適合合成碲化鉍基合金相材料的條件。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)乙烯燃燒的平面滯止火焰結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受燃料預(yù)混氣初始溫度和氮?dú)獗Ｗo(hù)氣流量的影響巨大。一般情況下,隨著燃料預(yù)混合氣初始溫度的增加滯止火焰的平面結(jié)構(gòu)受到破壞,火焰面上移,火焰高溫反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)度增加,且火焰面溫度升高;氮?dú)獗Ｗo(hù)氣流速度的增加,火焰結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)與預(yù)混氣初始溫度增加導(dǎo)致火焰結(jié)構(gòu)的變化相似,對(duì)于較高燃空比的燃料預(yù)混氣來(lái)說(shuō),氮?dú)獗Ｗo(hù)氣流速度的增加能夠有效抑制二次焰的產(chǎn)生,且氮?dú)獗Ｗo(hù)氣流量在小流量范圍內(nèi)的增加能夠增加火焰面溫度。此外,本文實(shí)驗(yàn)部分在模擬得到的合適條件下通過(guò)前驅(qū)體液相供給的方式成功合成出了P型純相BiSbTe合金相納米材料。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變前驅(qū)體濃度能有效控制合成的納米顆粒的粒徑。一般情況下,當(dāng)供給前驅(qū)體濃度較低時(shí)合成得到的納米顆粒的粒徑可以控制在5nm以內(nèi),且粒徑分布極窄。火焰合成得到的納米顆粒通過(guò)在50MPa下冷壓成型為塊體材料并進(jìn)行熱電性能測(cè)試,結(jié)果表明當(dāng)熱電材料兩端溫差為45.7℃時(shí),熱電模塊的功率密度可達(dá)45μW/cm2。
【學(xué)位單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

徑以及粒徑分布窄等特性。經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到飽和的產(chǎn)物蒸汽開(kāi)始形成熱力學(xué)穩(wěn)定的逡逑納米簇。這一過(guò)程當(dāng)中，由于反應(yīng)區(qū)內(nèi)這些材料（例如二氧化鈦）的前驅(qū)液蒸汽壓較低，逡逑故形成納米簇的過(guò)程中沒(méi)有能壘。如圖１．１所示，一旦形成納米簇，它們就可以通過(guò)異逡逑相成核或通過(guò)簇與簇之間的碰撞－聚并進(jìn)行生長(zhǎng)，當(dāng)納米簇生長(zhǎng)到某個(gè)可以稱之為顆粒逡逑的尺寸時(shí)的顆粒稱之為初始顆粒。逡逑如圖１．１中藍(lán)色路徑，考慮到極快速的成核過(guò)程，納米顆粒產(chǎn)物的形貌的確是由顆逡逑粒間布朗碰撞時(shí)間與聚并（陶瓷領(lǐng)域稱之為燒結(jié)）時(shí)間的競(jìng)爭(zhēng)所確定。如果顆粒間特征逡逑碰撞時(shí)間大于燒結(jié)時(shí)間，顆粒在下一次發(fā)生碰撞之前開(kāi)始聚并形成單分散的納米球；相逡逑反如果碰撞時(shí)間小于特征聚并時(shí)間，將會(huì)形成鏈?zhǔn)綀F(tuán)聚物。我們知道氣相供給火焰合成逡逑己在工業(yè)生產(chǎn)煅制二氧化硅，氧化鋁和色素二氧化鈦中廣泛引用。但經(jīng)濟(jì)實(shí)用的揮發(fā)性逡逑前驅(qū)體將氣相供給氣溶膠火焰合成僅限于合成某些氧化物，如氧化硅，氧化鋁，氧化鈦逡逑以及氧化釩等。逡逑３逡逑

Ｇａｓ－ｔｏ－ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邐Ｉｎｔｒａｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｒｅａｃｔｉｏｎ邐Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ逡逑圖１．１氣溶膠火焰合成經(jīng)過(guò)氣相－顆粒，顆粒內(nèi)反應(yīng)機(jī)制形成納米顆粒的過(guò)程圖解【５］逡逑火焰氣溶膠合成所用火焰可由小分子烴類氣體、氫氣或甚至素氣體充當(dāng)燃料。氣相逡逑供給氣溶膠火焰合成過(guò)程包括氣態(tài)前驅(qū)物經(jīng)過(guò)燃燒、分解或熱解，通常被認(rèn)為是一種典逡逑型的氣體到顆粒的轉(zhuǎn)化過(guò)程。ＶＡＦＳ通過(guò)低蒸氣壓的均相成核或同時(shí)包含異相成核，然逡逑后經(jīng)過(guò)初始顆粒間的碰撞與吞并時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行團(tuán)聚／生長(zhǎng)形成納米顆粒［６％］。氣相產(chǎn)物到逡逑顆粒的轉(zhuǎn)化過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力由化學(xué)和物理兩種途徑提供：（１）氣相前驅(qū)物的化學(xué)反應(yīng)；（２）逡逑熱蒸汽的冷凝。很顯然，火焰氣溶膠反應(yīng)器屬于化學(xué)途徑，因?yàn)榍膀?qū)體蒸汽到產(chǎn)物蒸汽逡逑的轉(zhuǎn)換過(guò)程中涉及到化學(xué)反應(yīng)。火焰氣溶膠反應(yīng)器與等離子體、激光或電加熱反應(yīng)器類逡逑似，但不需要為前驅(qū)體的轉(zhuǎn)化額外提供能量，因而經(jīng)濟(jì)投入較低極具工業(yè)放大性［１，９］。氣逡逑相供給火焰合成的主要優(yōu)點(diǎn)是合成的產(chǎn)品具有純度高、易于控制的結(jié)晶度、極精細(xì)的粒逡逑徑以及粒徑分布窄等特性。經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到飽和的產(chǎn)物蒸汽開(kāi)始形成熱力學(xué)穩(wěn)定的逡逑納米簇。這一過(guò)程當(dāng)中，由于反應(yīng)區(qū)內(nèi)這些材料（例如二氧化鈦）的前驅(qū)液蒸汽壓較低，逡逑故形成納米簇的過(guò)程中沒(méi)有能壘。如圖１．１所示，一旦形成納米簇，它們就可以通過(guò)異逡逑相成核或通過(guò)簇與簇之間的碰撞－聚并進(jìn)行生長(zhǎng)

２．２實(shí)驗(yàn)裝置逡逑自組裝實(shí)驗(yàn)裝置由供氣系統(tǒng)、氣路及流量控制系統(tǒng)、燃燒器、霧化系統(tǒng)、液相基板逡逑沉積系統(tǒng)、循環(huán)冷卻系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)以及檢測(cè)裝置組成，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖２．１所示。逡逑示意圖中并未顯示檢測(cè)裝置，實(shí)驗(yàn)采用的檢測(cè)裝置包括手持式溫度儀和煙氣分析儀。整逡逑套滯止火焰發(fā)生裝置放置于玻璃密封箱內(nèi)，玻璃密封箱頂部中心與排煙系統(tǒng)相連接。圖逡逑中Ｐ表示壓力表；１，２，３，４表示四路氣流，其中３號(hào)氣路為氮?dú)獗Ｗo(hù)氣流。逡逑ｆ邋２逡逑？邐？邋乙憤逡逑仉丨；＜邐逡逑１－霧化裝置；２－排煙系統(tǒng)；３－燃燒器；４－液相基板；５－精密升降臺(tái)；６－流量控制系統(tǒng)；７－激光片光源逡逑圖２．１實(shí)驗(yàn)裝置示意圖逡逑２．２．１前驅(qū)液霧化裝置逡逑前驅(qū)液霧化裝置包括超聲霧化裝置和高靈敏度電子天平組成。超聲霧化裝置的核心逡逑為超聲霧化片，目前市場(chǎng)商用有兩種頻率１．７ＭＨｚ和２．４ＭＨｚ，霧化片頻率越高產(chǎn)出霧逡逑滴水力直徑越小，但霧化效率減小。本實(shí)驗(yàn)室均采用頻率為１．７ＭＨｚ的陶瓷霧化片。霧逡逑化裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖２．２所示。逡逑１３逡逑

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本文編號(hào)：2808166