Nouveaux Matériaux: Progrès Dans La Recherche Sur Les Matériaux De Conversion Thermoélectrique À Base De Fibres De Basalte

Les matériaux thermoélectriques peuvent utiliser la différence de température entre les deux extrémités des éléments pour convertir directement l'énergie thermique en énergie électrique, avec un potentiel d'application dans la production d'énergie thermique résiduelle et la réfrigération verte.Parmi une grande variété de matériaux thermoélectriques, les fibres inorganiques attirent l'attention en raison de propriétés telles que d'excellentes propriétés mécaniques, résistance à la corrosion et résistance à haute température.La fibre de basalte (BF) est une fibre continue fabriquée à partir de roches volcaniques naturelles, fondues à haute température, avec des propriétés telles que la résistance élevée, la résistance à haute température et la faible conductivité thermique, mais ses propriétés isolantes limitent le développement dans le domaine des fibres thermoélectriques.

Récemment, l'Institut de technologie physico - chimique du Xinjiang de l'Académie chinoise des sciences, en collaboration avec l'Université chinoise de Hong Kong (Shenzhen), a dispersé des nanotubes de carbone unidimensionnels (NTC) et du graphène bidimensionnel (rgo) dans une émulsion époxy, respectivement, pour obtenir un agent d'infiltration Nanocomposite avec des Propriétés conductrices.Les chercheurs ont appliqué l'agent d'infiltration résultant sur la surface des fibres de basalte pour produire un matériau de conversion thermoélectrique à base de fibres de basalte (Figure 1).

Des études ont montré que les fibres obtenues sont toutes semi - conductrices de type N et présentent d'excellentes propriétés de conversion thermoélectrique, avec des coefficients Seebeck (caractérisant la capacité d'un matériau à générer une tension due à des différences de température) de - 46,34 µv / K et - 20,18 µv / K, respectivement.µv / K.Grâce à l'introduction de différents agents d'infiltration Nanocomposites, la résistance à la traction des monofilaments des fibres basaltiques a été augmentée de 1258 MPa (BF) à 1549 MPa (CNT / BF) et 1679 MPa (rgo / BF), respectivement, de 23% (CNT / BF) et 33% (rgo / BF), ce qui indique que les agents d'infiltration ont un bon effet réparateur sur les structures défectueuses de surface des fibres.En outre, les agents d'infiltration Nanocomposites peuvent stimuler efficacement l'interaction entre les fibres et la résine, avec des résistances au cisaillement Interfacial améliorées de 52% et 154% respectivement entre CNT / BF et rgo / BF et la résine époxy.L'étude donne aux fibres de basalte des propriétés multifonctionnelles uniques grâce à la technologie de modification de surface, offrant de nouvelles idées pour l'application de ces fibres.

Publié dans colloids and surfaces a: physicochimical and EngineeringSur aspects.Les travaux de recherche sont soutenus par le programme de culture « Excellence tianshan» du Xinjiang et l'Académie chinoise des sciences, entre autres.

Préparation et principe de fonctionnement des matériaux de conversion thermoélectrique à base de fibres de basalte