水泥基材料离子热电效应与机制

来源：复合材料学报杂志2022年第1期北京时间：

作者：崔一纬, 王亚琼, 魏亚,

摘要：当前水泥基材料热电效应主要通过掺入大量功能填料来增强。但掺量过高的功能填料提高了水泥基复合材料的成本，劣化了其力学性能，阻碍其大范围的应用。本研究发现，由于孔隙溶液中存在大量自由移动的离子，不掺任何功能填料的水泥净浆表现出显著的离子热电效应。本研究通过对比水泥净浆干燥前后的热电压，研究了水泥基材料的离子热电效应，并通过离子浸出与饱和碱溶液实验对水泥净浆的离子热电效应机制进行了探究。结果表明，由于孔隙溶液中OH⁻的热扩散，干燥前水泥净浆表现出显著的n-type离子热电效应。离子浸出过程中OH⁻浓度的降低导致水泥净浆的离子热电特性由n-type转变为p-type。饱和碱溶液后，在OH⁻浓度较大时，阳离子种类亦会对离子热电特性产生显著影响。此外，未添加功能性填料的水泥净浆的Seebeck系数可达1.133 mV·℃⁻¹，功率因数(<i>P</i>_F)可达0.042 μW·m⁻¹·℃⁻²，高于文献中一些功能性填料掺量达5%的水泥基复合材料，具有显著的热电转换效率。

关键词：离子热电效应, 水泥基材料, 离子浓度, Seebeck系数, 离子浸出,