Sintesi e caratterizzazione di materiali termoelettrici per temperature medio-alte a base di siliciuri. (Comunicazione a convegno)

Type
Label
  • Sintesi e caratterizzazione di materiali termoelettrici per temperature medio-alte a base di siliciuri. (Comunicazione a convegno) (literal)
Anno
  • 2013-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
Alternative label
  • S. Boldrini, S. Battiston, A. Famengo, S. Fiameni (2013)
    Sintesi e caratterizzazione di materiali termoelettrici per temperature medio-alte a base di siliciuri.
    in Giornate sulla Termoelettricità, Padova, 21-22/02/2013
    (literal)
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  • S. Boldrini, S. Battiston, A. Famengo, S. Fiameni (literal)
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  • CNR-IENI, Corso Stati Uniti 4, 35127 Padova (literal)
Titolo
  • Sintesi e caratterizzazione di materiali termoelettrici per temperature medio-alte a base di siliciuri. (literal)
Abstract
  • Il siliciuro di magnesio (Mg2Si) e il siliciuro di manganese (MnSi1.73-1.75) presentano diverse peculiarità che li identificano come materiali particolarmente interessanti nell'ambito della conversione diretta del calore in energia elettrica a temperature medio-alte (fino a 600°C). Gli elementi costituenti, infatti, sono economici, leggeri e non pongono problemi o rischi data la loro bassa tossicità. Tuttavia, il siliciuro di magnesio mostra una forte tendenza a formare MgO nei diversi stadi di processo del materiale, a discapito della sua figura di merito [1, 2]. Similmente la figura di merito del siliciuro di manganese soffre per la presenza di una fase secondaria conduttrice, difficilmente eliminabile e per l'elevata anisotropia delle proprietà termoelettriche [3]. L'attività di ricerca del gruppo è focalizzata sulla sintesi e sulla caratterizzazione funzionale di questi materiali e sullo studio del loro utilizzo come semiconduttori di tipo n e p in un generatore termoelettrico. Lo studio su Mg2Si è stato prevalentemente incentrato sulla valutazione dell'influenza del contenuto di MgO e di drogante introdotto sulle proprietà termoelettriche del materiale, puntando all'ottimizzazione di ZT [1, 2, 4]. La sinterizzazione delle polveri è stata condotta mediante Spark Plasma Sintering (SPS) [5]. Con lo scopo di limitare l'ossidazione ad alta temperatura del Mg2Si, sono stati sviluppati ricoprimenti protettivi di MoSi2, depositati via RF magnetron sputtering, le cui funzionalità sono state caratterizzate e valutate tramite analisi strutturali, morfologiche e composizionali. In particolare, per verificare la compatibilità meccanica tra strato sottile e substrato, sono state condotte osservazioni in funzione della temperatura tramite microscopia elettronica ad effetto di campo (FE-SEM) [6]. Riguardo al siliciuro di manganese, invece, sintesi e sinterizzazione sono state condotte simultaneamente mediante SPS, a partire da polveri di Mn e Si. Questa innovativa procedura permette di ridurre notevolmente i tempi di ottenimento del materiale finale. I risultati mostrano una completa reazione di Mn e Si a formare la fase termoelettrica (MnSi1.73-1.75) ed una elevata densità del materiale (> 95%) [3]. Per la caratterizzazione funzionale dei materiali termoelettrici è stato progettato e realizzato un appartato che permette la misura del coefficiente di Seebeck e della conducibilità elettrica fino alle alte temperature (1000 K o 1500 K) [7]. Bibliografia: [1] S. Fiameni, S. Battiston, S. Boldrini, A. Famengo, F. Agresti, S. Barison, M. Fabrizio, Journal of Solid State Chemistry, 193 (2012) 142-146. [2] S. Fiameni, A. Famengo, S. Boldrini, S. Battiston, M. Saleemi, M. Stingaciu, M. Jhonsson, S. Barison, M. Fabrizio, Journal of Electronic Materials (2013). [3] A. Famengo, S. Battiston, M. Saleemi, S. Boldrini, S. Fiameni, F. Agresti, M.S. Toprak, S. Barison, M. Fabrizio, Journal of Electronic Materials (2013). [4] S. Battiston, S. Fiameni, M. Saleemi, S. Boldrini, A. Famengo, F. Agresti, M. Stingaciu, M.S. Toprak, M. Fabrizio, S. Barison, Journal of Electronic materials, (2013). [5] M. Saleemi, M.S. Toprak, S. Fiameni, S. Boldrini, S. Battiston, A. Famengo, M. Stingaciu, M. Johnsson, M. Muhammed, Journal of Materials Science, 48 (2013) 1940-1946. [6] S. Battiston, S. Boldrini, S. Fiameni, A. Famengo, M. Fabrizio, S. Barison, Thin Solid Films, 526 (2012) 150-154. [7] S. Boldrini, A. Famengo, F. Montagner, S. Battiston, S. Fiameni, M. Fabrizio, S. Barison, Journal of Electronic Materials, (2013). (literal)
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