各位老师好。我是物理学院的学生。我的论文题目是关于一种新型材料热电性质的研究。现在向各位老师汇报我的工作。

热电材料能够把热能和电能互相转换。这种材料很重要。我们可以用它把废热变成电。工厂的机器会产生很多余热。汽车的发动机也会产生余热。这些热量通常浪费了。如果用好热电材料就能回收这些能量。这对节约能源有好处。对保护环境也有好处。所以研究热电材料很有意义。

好的热电材料需要同时具备几个条件。它的电导率要高。这样电流通过容易。它的热导率要低。这样热量不容易散失。两端才能保持温差。它还需要有大的塞贝克系数。这个系数表示温差产生电压的能力。但是这些条件常常互相矛盾。电导率高的材料通常热导率也高。找到同时满足这些条件的材料很难。这是热电材料研究的核心问题。

我的研究针对这个问题展开。我选择研究一种硫化铜材料。这是一种层状材料。它的结构很特别。像一本书一页一页叠起来。原子在每一层内结合紧密。层与层之间结合松散。这种结构可能带来有趣的性质。我猜想电子在层内运动可能容易。这有利于电导率。同时热量在层间传递可能困难。这有利于降低热导率。如果猜想正确，这种材料可能具备好的热电性能。

我主要做了三部分工作。第一是制备样品。我使用高温固相反应法来合成材料。把纯的铜粉和硫粉按比例混合。把混合物封在真空石英管里。把石英管放进马弗炉加热。加热到八百摄氏度。保持这个温度五天。然后让炉子慢慢冷却下来。得到的是黑色块状晶体。我把晶体研磨成粉末。用压片机把粉末压成小圆片。这些小圆片就是我的实验样品。

第二是测量样品的性质。我测量了电导率。我把样品连上导线。通上电流。测量电压。根据公式算出电导率。我测量了塞贝克系数。我在样品两端制造温差。用热电偶测量温度差。同时测量产生的电压。电压除以温度差就是塞贝克系数。我测量了热导率。这比较困难。我用的是激光闪射法。用激光脉冲照射样品一面。用探测器测量另一面温度升高的速度。通过计算得到热导率。我在不同温度下做了所有测量。温度范围从室温到三百摄氏度。

第三是分析结果。测量数据画成了图表。电导率随温度变化。温度升高电导率下降。这和金属行为不一样。说明材料可能是半导体。塞贝克系数是负的。说明导电的主要是电子。不是空穴。塞贝克系数的绝对值比较大。随温度升高而增大。这是好的迹象。热导率比较低。比我参考的几种材料都低。特别是高温下热导率更低。这很好。

我把所有数据结合起来。计算了一个关键指标。这个指标叫热电优值。它综合了电导率、塞贝克系数和热导率。优值越高材料越好。我的材料在二百五十摄氏度时优值最高。达到了零点八。这个数值不错。比许多传统材料好。我分析了原因。材料的层状结构起作用了。电子在层内运动自由。所以电导率不差。原子振动传递热量的方式被破坏了。层与层之间的振动耦合弱。热量传递受阻。所以热导率低。这两个效果加起来得到了较高的优值。

我的研究有一些新发现。这种硫化铜材料的热电性能以前研究不多。我的工作提供了完整的实验数据。我证实了层状结构对热电性能有帮助。这为寻找新材料提供了一个思路。我们可以试试其他层状材料。我的工作也有不足。样品的制备可以改进。我的样品纯度可能不够高。里面有一点杂质。这会影响测量结果。测量方法也可以改进。热导率的测量误差比较大。以后可以用更精确的方法。我只研究了一种材料。没有尝试改变成分。比如用别的元素替代一部分铜或硫。成分改变性能可能会更好。这些是以后可以继续做的工作。

论文写作过程中我学到了很多。我学会了做实验要耐心。一个样品做五天。失败了就要重来。我学会了分析数据要仔细。一个数字不对就要检查仪器检查步骤。我感谢我的指导老师。他给我选了这个题目。他教我使用仪器。他帮我分析数据。我感谢实验室的同学。我们互相帮忙。我感谢各位老师来听我的答辩。我的汇报完了。请各位老师提问。