熱電材料工程
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
熱電材料工程的視頻教程
ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例三-復(fù)合材料彈簧壓縮變形損傷失效模擬
本案例詳細講解了工程上常用的玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料彈簧壓縮變形損傷失效模擬，重點講解了模型部件的建模處理方法，玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料的本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例五-芳綸纖維增強樹脂基復(fù)合材料鉆削損傷失效模擬
本案例詳細講解了工程上常用的芳綸纖維增強樹脂基復(fù)合材料鉆削損傷失效模擬，重點講解了模型部件的建模處理方法，芳綸纖維樹脂基復(fù)合材料的材料本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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ABAQUS-復(fù)合材料工程應(yīng)用案例二-玻璃纖維復(fù)合材料泡沫夾層板彎曲變形損傷失效模擬
本案例詳細講解了工程上常用的玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料泡沫夾層板彎曲變形損傷失效模擬，重點講解了模型部件的建模處理方法，玻璃纖維樹脂基復(fù)合材料表層的材料本構(gòu)參數(shù)設(shè)置、泡沫材料的彈塑性可壓縮本構(gòu)模型和板材的網(wǎng)格劃分技巧以及如何去調(diào)試模型的收斂性，在結(jié)果后處理中講解了模型的載荷、速度以及能量的轉(zhuǎn)化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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熱電材料工程的實例教程
【引言】
Bi-Te基材料在近室溫熱電領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，其具有較低的帶隙。但在高溫下，其雙極效應(yīng)顯著增加，進而降低塞貝克系數(shù)(S)并導(dǎo)致較小的ZT值。為了降低雙極效應(yīng)，需要對塊體材料進行載流子調(diào)制，可通過摻雜或引入載流子濾波效應(yīng)來實現(xiàn)。載流子濾波效應(yīng)是指低能電荷載流子的選擇性濾波和增加主載流子的平均能量，使得載流子濃度相同的情況下塞貝克系數(shù)更高。盡管載流子濾波能在寬溫程內(nèi)有效增強塞貝克系數(shù)，但是在界面處選擇最優(yōu)材料以獲得理想的載流子濾波以及確保納米級(<50nm)過濾位點在本體內(nèi)的良好分散的制造工藝仍具有一定挑戰(zhàn)。此外，降低雙極效應(yīng)的另一種方法是增加載流子濃度，可通過摻雜Cu或Pb來實現(xiàn)。
【成果簡介】
近日，韓國陶瓷工程與技術(shù)研究所Weon Ho Shin研究員和首爾市立大學Sang-il Kim教授(共同通訊作者)等采用熔融紡絲(MS)和放電等離子體燒結(jié)(SPS)工藝制備了Cu摻雜Bi-Te基材料，研究了其增強熱電性能，并在Acta Mater.上發(fā)表了題為“High Thermoelectric Performance of Melt-spun CuxBi0.5Sb1.5Te3 by Synergetic Effect of Carrier Tuning and Phonon Engineering”的研究論文。研究發(fā)現(xiàn)，改變摻雜量可以調(diào)節(jié)熱電性能的溫度依賴性，其中最大ZT溫度可以從室溫升至450K。2% Cu摻雜的Bi0.5Sb1.5Te3在400K時達到最高ZT值1.34，應(yīng)歸因于功率因子的增強和晶格熱導(dǎo)率的降低。
展開 盡管CAS具有超低的晶格熱導(dǎo)率，但由于其相對較低的功率因數(shù)(S2σ)，其TE性能仍然低于其他高性能TE材料。功率因數(shù)依賴于材料結(jié)構(gòu)。因此，通過引入納米級結(jié)構(gòu)可優(yōu)化電傳輸性能，從而將簡單的制造過程結(jié)合到基底中，同時保持低導(dǎo)熱性，能夠進一步實現(xiàn)CAS可調(diào)的TE性能。雖然引入納米結(jié)構(gòu)是提高材料熱電性能的有效方法之一，但其在CAS四面體中尚未得到應(yīng)用。
【成果簡介】
近日，清華大學李敬鋒教授(通訊作者)等采用機械合金化(MA)和放電等離子燒結(jié)(SPS)相結(jié)合的簡便方法合成了Nb2O5納米顆粒分散的Cu11.5Ni0.5Sb4S13-δ復(fù)合材料，并在Nano Energy上發(fā)表了題為“Enhanced performance of thermoelectric nanocomposites based onCu12Sb4S13 tetrahedrite”的研究論文。通過重復(fù)的MA和SPS工藝得到的細粒納米結(jié)構(gòu)提高了整個溫度范圍內(nèi)的電導(dǎo)率和功率因數(shù)。由于強烈的低中頻聲子散射，均勻分布的Nb2O5納米顆粒和納米孔將晶格熱導(dǎo)率有效降低至0.6 W·m-1·K-1。少量的Nb2O5添加(0.3 vol %)使得723K時ZT值高達1.2，與基底樣品相比增加~50%。上述納米復(fù)合材料還具有高平均ZT值、熱電轉(zhuǎn)換效率和斷裂韌性。
【圖文簡介】
圖1 CNAS-0.3NPs復(fù)合材料與其他熱電材料的性能比較
CNAS-0.3NPs復(fù)合材料與其他熱電材料的性能比較。
展開 近期，中國科學院上海光學精密機械研究所與山東大學、常州大學及上海大學等單位的熱電材料研究小組合作，在合成超低熱導(dǎo)率的新材料方面取得新進展。研究人員利用陰陽離子協(xié)同剪裁，將籠式化合物與銻化物的結(jié)構(gòu)基元進行組合，打破傳統(tǒng)籠式化合物的固有結(jié)構(gòu)與比例，獲得具有“電子晶體-聲子玻璃”特性的新型類籠式化合物Ba23M10Ge10Sb25δ(M = Ga, In)。這一新體系的發(fā)現(xiàn)為新型熱電材料的定向設(shè)計提供重要依據(jù)。
熱電材料性能評價指標為熱電優(yōu)值ZT，ZT由Seebeck系數(shù)、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率決定。但是三個參數(shù)之間相互耦合，難以實現(xiàn)獨立調(diào)控。而本征熱導(dǎo)率低的材料具有明顯的優(yōu)勢，給性能優(yōu)化提供了先天條件，成為熱電材料研究的熱點。該課題組通過將籠合物與銻化物結(jié)合，利用籠狀框架中的“振子”Ba2+產(chǎn)生低頻振動，銻原子產(chǎn)生非簡諧振動，有效降低晶格熱導(dǎo)率。獲得的新化合物Ba23Ga10Ge10Sb25具有類似玻璃的導(dǎo)熱特性，在323K下的晶格熱導(dǎo)率為0.2W﹒m-1﹒K-1，僅為經(jīng)典籠式化合物Ba8Ga16Ge30的1/4。
基于此類材料晶格熱導(dǎo)率低的優(yōu)勢，通過調(diào)控載流子濃度，有望獲得有實際應(yīng)用價值的高溫發(fā)電材料。該研究成果已被Chemistry of Materials[DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b01441]在線發(fā)表。該研究獲得國家自然科學基金(No.11535010)、中科院創(chuàng)新交叉團隊等的資助。
展開 模型描述：
本例所選模型為100mm×100mm的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料層合板，總厚度為8mm（單層厚度0.25mm），共32層。層合板最頂層（即施加雷擊載荷層）材料方向設(shè)置為45°，其余層均為0°。
結(jié)果展示：詳細教程、源文件（inp/odb）及結(jié)果文件（odb）見收費內(nèi)容。
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來源 | Energy Conversion and Management
原文 | https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117017
01
背景介紹
熱電器件(TEDs)因其能直接將熱轉(zhuǎn)化為電，以及易于調(diào)節(jié)的主動冷卻能力而引起了人們的極大興趣。近年來，可穿戴電子技術(shù)的快速發(fā)展擴大了TEDs的可能應(yīng)用范圍。一個方向是為小型可穿戴設(shè)備的不間斷供電收集身體熱量，因此TEDs可以作為可穿戴綠色電源。另一個方向是對人體進行降溫，使皮膚保持舒適狀態(tài)。相對于傳統(tǒng)的集中空調(diào)系統(tǒng)，只需少量的人員就會消耗幾千瓦的功率，個性化熱管理的TEDs對于不同的個體來說，在功耗和舒適度調(diào)節(jié)方面更加高效。在此背景下，設(shè)備的靈活性和對人體皮膚的順應(yīng)性具有重要意義。通常，有不同的策略來獲得TEDs的靈活性。一種是利用內(nèi)在柔性熱電(TE)材料來制造f- TEDs。雖然它們具有優(yōu)越的內(nèi)在柔韌性，但由于柔性TE材料的熱電性能較低，使得它們無法通過收集人體熱量來驅(qū)動可穿戴設(shè)備。另一種方法是通過蛇形金屬線、銀納米線或液態(tài)金屬等柔性電極連接高熱電性能材料和TE材料，然后用柔性彈性體封裝。雖然這些工作已經(jīng)實現(xiàn)了相當大的可以驅(qū)動可穿戴設(shè)備的身體熱發(fā)電，但大多數(shù)還沒有實現(xiàn)對人體等任意幾何形狀的有效主動冷卻。因此，開發(fā)一種能夠同時實現(xiàn)高性能的身體熱發(fā)電和主動冷卻的可穿戴TED對于個人熱管理具有重要意義。
02
成果掠影
柔性熱電器件(f- TEDs)可實現(xiàn)熱與電的直接能量轉(zhuǎn)換，在可穿戴柔性材料和個人熱管理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
展開 
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熱電材料工程的最新內(nèi)容
材料卡片是仿真分析的"基因"，決定了有限元計算結(jié)果的精度上限。
在碰撞仿真、NVH分析、產(chǎn)品可靠性評估等場景中，材料參數(shù)設(shè)置的準確性直接影響仿真的可信度。然而，實驗室提供的原始材料曲線與仿真軟件所需的有效應(yīng)力應(yīng)變曲線之間，存在一道需要跨越的轉(zhuǎn)化鴻溝。本文基于實戰(zhàn)經(jīng)驗，系統(tǒng)梳理從材料曲線獲取到仿真材料卡片生成的完整流程，供從事CAE工作的工程師參考。
會議簡介
2026年第九屆機械工程與應(yīng)用復(fù)合材料國際會議(MEACM 2026)將于2026年8月21日-23日在伊斯坦布爾，土耳其召開。本次會議將匯聚全球權(quán)威的機械工程和復(fù)合材料領(lǐng)域的專家學者，旨在解決工程實踐中的復(fù)雜問題并展示最新科研成果。
MEACM自2017年以來，已先后在香港、哈爾濱、北京、三亞等多個國家地區(qū)舉行，并在過去8年中取得了成功，成為了真正的國際性的活動。會議通過投稿參與報告
會議簡介
2026年第九屆機械工程與應(yīng)用復(fù)合材料國際會議(MEACM 2026)將于2026年8月21日-23日在伊斯坦布爾，土耳其召開。本次會議將匯聚全球權(quán)威的機械工程和復(fù)合材料領(lǐng)域的專家學者，旨在解決工程實踐中的復(fù)雜問題并展示最新科研成果。
MEACM自2017年以來，已先后在香港、哈爾濱、北京、三亞等多個國家地區(qū)舉行，并在過去8年中取得了成功
會議信息
【會議日期】2026年3月27-29日
【會議地點】中國上海
【會議網(wǎng)址】https://www.icgee.com/
【會議支持】仁荷大學、上海交通大學、中山大學、薩萊諾大學、中南大學
【截稿日期】2026年3月20日
【會議日期】2026年3月27-29日
征稿主題（包括但不限于）：
土工合成材料的應(yīng)用和可持續(xù)性
土木與結(jié)構(gòu)工程
材料也會累？
什么是材料的疲勞？
所謂材料的疲勞，指的是在長期服役情況下，材料持續(xù)經(jīng)受循環(huán)載荷，以致性能下降甚至失效破壞的情況。
工業(yè)界經(jīng)常講疲勞壽命，就是說結(jié)構(gòu)疲勞工況的使用壽命。我們在設(shè)計汽車、飛機、艦船時，疲勞壽命的設(shè)計非常重要的一環(huán)，也是安全設(shè)計的必要內(nèi)容。通常來說，這種重大裝備的設(shè)計壽命也就20年左右。愛惜點使用，少經(jīng)歷一些大風大浪，可以茍到30年，和原始人類的壽命差不多。自然造物也不過如此了
參考：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU2NDgzNjQxMw==&mid=2247498347&idx=2&sn=d5aefe7b8637347b9bf907f2cafb3ff2&chksm=fc465b39cb31d22f0f7088986f0d1d504542a8ee2cb5a667f774a70a9cb01a77178148a3042b&scene
來源 | Small
01
背景介紹
自19世紀塞貝克、珀爾蒂埃和湯姆森效應(yīng)發(fā)現(xiàn)以來，熱電材料因其在建設(shè)節(jié)能世界方面的巨大價值而引起了科學家和工程師的興趣。TE材料可以通過溫度產(chǎn)生電能梯度，反之亦然。雖然全球三分之二的能源消耗被浪費為熱量，但通過收集廢熱，TE設(shè)備(TEDs)可以成為提高能源效率的潛在解決方案。TEDs
來源 | Materials Today
01
背景介紹
熱電( TE )技術(shù)作為一種綠色的工程解決方案，在小規(guī)模制冷和余熱回收方面越來越受到關(guān)注。在實際應(yīng)用中，固態(tài)冷卻是其主導(dǎo)應(yīng)用，由于具有高可靠性和緊湊性、無噪音運行、精確控溫等優(yōu)點，已經(jīng)具有成熟的商用市場。除了邊界或界面，孔隙率是另一種有效的策略，有望干擾聲子輸運以提高
組織工程為癌癥研究提供了創(chuàng)新工具。基于分子設(shè)計的生物材料的3D癌癥模型旨在利用腫瘤組織的維度以及生物力學和生化特性。然而，迄今為止，盡管細胞外基質(zhì)在癌癥中起著關(guān)鍵作用，但只有少數(shù)3D癌癥模型建立在基于生物材料的基質(zhì)上。避免這一關(guān)鍵設(shè)計特征的主要原因是難以重現(xiàn)腫瘤微環(huán)境的固有復(fù)雜性以及實用分析和驗證技術(shù)的可用性有限。在超分子化學、材料科學和腫瘤生物學界面上出現(xiàn)的最新進展正在產(chǎn)生新的方法來克服這些界限
來源 | Energy Conversion and Management
原文 | https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117017
01
背景介紹
熱電器件(TEDs)因其能直接將熱轉(zhuǎn)化為電，以及易于調(diào)節(jié)的主動冷卻能力而引起了人們的極大興趣
