Predstavil sem naše raziskave na področju razvoja oksidne termoelektrične (TE) keramike tipov n in p, kjer oblikovanje strukture in mikrostrukture odpira številne izzive za izboljšanje njihovih TE lastnosti. V primeru ZnO tipa n dopirabnega z In2O3 nastane serija homolognih faz (ZnO)k•In2O3 s kompleksno strukturo, kar je posledica multiplih planarnih defektov z indijem. Ti tvorijo mrežo za elektronsko prevodnost, obenem pa povzročijo sipanje fononov in znižanje termične prevodnosti. V primeru p-tipa Ca3Co4O9 (Ca349) z defektno plastovito strukturo, različne metode sinteze, kot so konvencionalno sintranje, sintranje pod pritiskom in sintranje s pulznim električnim tokom (PECS), omogoča oblikovanje mikrostrukture z različno poroznostjo in stopnjo teksturiranosti, kar močno vpliva na TE lastnosti. Tehnologija sitotiska odpira možnosti cenovno ugodnega razvoja in izdelave TE generatorjev. Predstavil sem naše raziskave na področju izdelave in karakterizacije debeloplastnih TE mikrogeneratorje iz p-tipa Ca3Co4O9 in n-type (ZnO)5•In2O3 na korundnih substratih z metodo sitotiska.
B.05 Gostujoči profesor na inštitutu/univerzi
COBISS.SI-ID: 28186919Razvili in izdelali smo Z-meter na osnovi metode “velik delta-T”, ki omogoča povsem avtomatizirano termoelektrično (TE) karakterizacijo vzorcev do temperature 650 oC (prvotno do 500oC). Na osnovi sočasno izmerjenih vrednosti Seebeckovega koeficienta (S), električne prevodnosti (s) in termične prevodnosti (k) na istem vzorcu, je določen factor kvalitete termoelektrika Z. Meritev se izvaja v vakuumu 10-2 do 10-3Pa na vzorcu z višino okoli 10 mm in premerom 12 mm, traja pa ca. 14 ur. Meritve TE vzorcev (ZnO)k•In2O3 keramike tipa n in Ca3Co4O9 keramike tipa p na Z-metru so dale TE vrednosti primerljive s poročili iz literature, kar so potrdile tudi meritve referenčnega materiala Fe0,95Co0,05Si2.
F.35 Drugo
COBISS.SI-ID: 27103527Cinkov oksid (ZnO) ima številne uporabne lastnosti, ki jih že izkoriščamo v različnih tehnologijah. Izdelava nano in mikro kristalov oz. struktur vodi do drugačnih lastnosti ZnO, ki omogočajo razvoj novih tehnologij in aplikacij. Metode sinteze v vodnem mediju pri nizkih temperaturah imajo številne tehnološke in ekološke prednosti. Doktorandka je preučevala vpliv koncentracije raztopine, pH, temperature, dodatka obarjalnega reagenta in agenta za kontrolo rasti na obarjanje in hidrotermalno rast in obliko kristalov, tako da je lahko ponovljivo izdelala prahove ZnO z želeno morfologijo (sferično, palčke, ploščice in druge) in velikostjo. Pridobljeno znanje o rasti ZnO ji je omogočilo tudi, da je s hidrotermalno sintezo pri 90oC izdelala transparentne in prevodne plasti ZnO na steklu. Tovrstne plasti ZnO predstavljajo možno zamenjavo za indij‐kositrovih oksidov (ITO ‐ indium tin oxide) v tehnologijah ploščatih zaslonov, zaslonov na dotik in sončnih celicah.
D.09 Mentorstvo doktorandom
COBISS.SI-ID: 273567232Z metodo sitotiska smo na korundnih substratih izdelali vzorce termoelektričnega mikrogeneratorja, sestavljene iz 10 zaporedno vezanih termočlenov, bodisi na osnovi termoelektika Ca3Co4O9 p-tipa in elektrode Ag/Pd ali pa termoelektrika (ZnO)5In2O3 n-tipa in Pt. Meritve so pokazale, da imajo debeloplastni vzorci podobe Seebeckov koeficient (156mikroV/K za tip p in -176mikroV/K za tip n) kot klasični masivni vzorci, v primeru Ca3Co4O9 je podobna tudi električna upornost (13mOhm.cm , v primeru (ZnO)5In2O3 pa je bistveno višja (720 mOhm.cm) zaradi visoke poroznosti filma. Mikrogeneratorji na osnovi Ca3Co4O9 so tako imeli soliden faktor moči 0,12x10-3W/K2m, pri mikrogeneratorjih (ZnO)5In2O3 pa je bil zelo nizek 2,9x10-8W/K2m. Raziskave so potrdile obetavnost postopka za izdelavo termoelektričnih naprav na osnovi oksidov in pokazale na bistvene izzive pri razvoju debeloplastnih mikrogeneratorjev.
F.06 Razvoj novega izdelka
COBISS.SI-ID: 28003623Študirali smo sintranje, rast zrn in razvoj mikrostrukture v varistorski keramiki na osnovi ZnO pri temperaturah pod 1000oC. Z optimizacijo izhodne sestave in režima žganja smo spodbudili razvoj mikrostrukture pri tako nizkih temperaturah za varistorsko keramiko, ki se običajno sintra pri temperaturah med 1100 in 1300oC. Vzorci so imeli visoko gostoto, fazo Bi2O3 enakomerno porazdeljeno po mejah med zrni ZnO in povprečno velikost zrn od 4 in 8 μm. Razvita mikrostruktura se je odrazila v dobrih tokovno-napetostnih karakteristikah varistorske keramike: prebojna napetost VT med 300 in 700V/mm, koeficient nelinearnosti α 25 do 30 in nizek tok puščanja IL pod 1μA.
F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 26137127