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硅化錳,MnSi2 

發布時間:2016/05/13
硅化錳,MnSi2




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分線界-相關數據.jpg

中文名 硅化錳 
英文名 manganese disilicide 
化學式 MnSi2 
分子量 111.11

1. 性狀:灰色八面體晶體。
2. 密度(g/mL,25℃):5.24。
溶于氫氟酸、堿,不溶于水、硝酸、硫酸。

硅化錳是過渡金屬硅化物,是一類難熔的金屬間化合物,因其獨特的

物理和化學性質而被成功應用于互補金屬氧化物半導體元件、薄膜涂層、

塊體結構組件、電熱元件、熱電材料和光伏材料等領域。其納米材料更

是表現出特別的電學、光學、磁學和熱電等性能,甚至在催化領域也

具有潛在的應用價值。利用硅化錳類熱電轉換材料,使表示發電量指標

的功率因數達到了相當于原來約2倍的2.4mW/K2m。利用材料,

有望實現將發動機及工業領域的工業爐排放的廢熱等300~700℃的未

利用熱能轉換成電力的高功率熱電發電模塊。然而,冶金方法或物理

方法等傳統的制備方法無法滿足過渡金屬硅化物納米材料的制備,

但海鑫制備的硅化錳,合金化程度高,純金屬工藝,純度高,雜質低。

日本東北大學2016年12月1日宣布,利用硅化錳類熱電轉換材料,

使表示發電量指標的功率因數達到了相當于原來約2倍的2.4mW/K2m。

利用材料,有望實現將發動機及工業領域的工業爐排放的廢熱等300~700℃

的未利用熱能轉換成電力的高功率熱電發電模塊。
而高硅化錳(MnSi1.7)由儲量豐富的元素構成,熱穩定性及化學穩定性出色,

因此被業界考慮用于熱電轉換材料。不過,該材料采用高溫熔融原料后凝固的

方法制造時,存在單硅化物相析出,導電性和機械強度變差的問題。

以前研究表明,用鍺(Ge)以1%的原子百分比來部分置換結晶構造中的硅(Si),

便可抑制單硅化物相的析出,但Si和Ge為同族元素,因此無法通過

部分置換使載流子濃度大幅增加。
對此,研究小組發現,用釩(V)以1.5~3.0%的原子百分比來部分置換

結晶構造中的錳(Mn),便可在抑制單硅化物相析出的同時,增大載流子濃度。

另外此次還發現,除了V之外還用鐵(Fe)來部分置換結晶構造中的Mn

所形成的試樣(Mn0.93V0.03Fe0.04)Si1.7,在大約530℃(800K)下

顯示出了達到2.4mW/K2m的高功率因數,這一數值相當于以前公布的MnSi1.7

材料的1.6~2倍。

該溫度區的代表性熱電轉換材料有鉛、碲類材料,這些材料的功率因數在300~600℃

下為2.0~2.5mW/K2m,此次開發的材料擁有可與這些材料相媲美的性能。并且,

此次開發的材料為p型物質,今后在研制出同等性能的n型材料后,

還有助于開發出高功率熱電發電模塊。另外,日本東北大學還以開發出能夠

進一步有效運用未利用熱能的材料為目標。



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