Bismuth telluride based compounds is known to be the best thermoelectric materials within the room temperature regime. In this study, the n-type Bi2Te3-based thermoelectric alloy was synthesized by powder metallurgy method. The Bi2Te2.7Se0.3 thermoelectric materials were prepared via the ball milling, cold pressing, and sintering processes. The effects of sintering time and temperature on the microstructures and thermoelectric properties were investigated and discussed. The X-ray diffraction patterns of Bi2Te2.7Se0.3 reveal that the compounds are single phase after the sintering processes. And the experimental results showed that the pores was reduced by the increased sintering temperature and time. According to the measurement results, the Seebeck coefficient was decreased at firest and then increased by the increased sintering temperature. The optimal Seebeck coefficient of -156.936(£gV/K) was obtained as the sample was sintered at 350¢XC for 3h. The results also showed that the thermal conductivity was increased by the increased sintering temperature, whereas the electrical resistivity was reduced. The lowest thermal conductivity 0.816 (W/m¡EK) was obtained as the sample was sintered at 350¢XC for 1h. On the other hand, the electrical resistivity of 1.6999¡Ñ10-5(£[-m) was obtained as the sample was sintered at 450¢XC for 2h. The figure of merit of 0.31 was obtained at room temperature as the sample was sintered at 375¢XC for 2h.

none

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 1999. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 232-244). Available also in a digital version from Dissertation Abstracts.

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2001. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 126-129).

Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2002. / Includes bibliographical references (leaves 139-147).

Lithophane is a translucent image created by varying the plate thickness; the image is observed using a back lit light source. Software Bmp2CnC linearly converts the black and white image grayscale into the thickness, thus generates CAD file and lithophane is fabricated by additive manufacturing machines. Additive manufacturing makes highly complex lithophane fabrication possible. It is a convenient, rapid, green, design-driven, and high precision way to make lithophanes, and no post processing is needed. Optical properties of laser sintered polyamide 12 translucent additive manufactured parts were analyzed in this dissertation. First, selected optical properties of laser sintered polyamide 12 blank plates under different monochromatic light and white light were investigated and applied in production of laser sintered lithophanes to achieve better performance. A spectrophotometer was used to measure the transmittance of visible light through laser sintered polyamide 12 plates as a function of plate thickness. The transmittance decreased with increasing plate thickness according to a modified Beer-Lambert Law, and it varied significantly depending on the monochromatic wavelength. Monochromatic LEDs were used to assess the wavelength dependence on the transmission and contrast. Highest transmission was observed with green light (540 nm), and poorest transmission was measured for yellow light (560 nm). Second, several parameters affecting lithophane manufacturing performance were analyzed including lithophane orientation with respect to light source, brightness and contrast versus plate thickness and grayscale level, quantized plate thickness correction, surface finish quality, and manufacturing orientation. It was found that brightness was relative to the plate thickness. The contrast was defined by the lithophane grayscale level, which was influenced by sintering layer thickness, plate thickness, and sintering orientation. Thinner sintering layers resulted in more grayscale levels of the image and smaller difference between the theoretical thickness and actual thickness. Relatively larger plate thickness defined greater contrast; however, the plate thickness was limited due to the light transmission. Lithophane quality was largely improved by changing the manufacturing orientation from the XY plane orientation to the ZX/ZY plane orientation. The grayscale level changed continuously when parts were constructed in the z orientation. Third, other thermoplastic semi-crystalline materials were analyzed for LS optically translucent part production. Last, plates and lithophanes were built using a different AM platform: stereolithography (SL) with Somos® ProtoGen[Trademark] O- XT 18420 white resin. Different optical properties and lithophane performance were found and compared with PA 12 parts. In conclusion, laser sintered polyamide 12 optical properties varied with light wavelength and reached the maximum under green light. When building in the XY plane, thinner layer thickness (0.07 mm) and relative thicker maximum plate thickness (3.81 mm) leaded to higher contrast and greyscale level. Lithophane quality was largely improved when fabricated in the ZX/ZY plane orientation. Lithophanes made from stereolithography were analyzed but showed lower contrast due to the optical property difference of the white resin. Laser sintered lithophanes serve as an interesting and complex LS industrial application. Optical properties, manufacturing aspects, and other related issues were analyzed and discussed in this dissertation. Future work may include the use of nanocomposites for optimal lithophane performance, and more precise manufacturing processing to improve the lithophane resolution. / text

published_or_final_version / Mechanical Engineering / Doctoral / Doctor of Philosophy

Not available / text

No description available.

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια ραγδαία αύξηση της χρήσης των προηγμένων κεραμικών σε τεχνολογικές εφαρμογές και στην παρασκευή διαφόρων τεχνολογικών- προϊόντων, λόγω των σημαντικών ιδιοτήτων που παρουσιάζουν. Επιπλέον, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει και ο συνδυασμός κεραμικών με μέταλλα τόσο σε τεχνικές συνένωσης όσο και στην παρασκευή σύνθετων υλικών κεραμικού μετάλλου (κεραμομεταλλικών) με πυροσυσσωμάτωση (sintering) παρουσία ή μη ρευστής μεταλλικής φάσης, με βελτιωμένες ιδιότητες. Σημαντικό ρόλο στη μικροδομή και τις ιδιότητες των υλικών αυτών παίζουν τα φαινόμενα διαβροχής και η ισχύς του δεσμού που αναπτύσσεται στη διεπιφάνεια κεραμικού μετάλλου, καθώς και οι επιφανειακές και διεπιφανειακές ενέργειες των υλικών η των συστημάτων των υλικών που βρίσκονται σε επαφή. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της συνάφειας και των διεπιφανειακών ιδιοτήτων σε συστήματα κεραμικών οξειδίων σε επαφή με ρευστές μεταλλικές οάσεις και ιδιαίτερα σε συστήματα του κεραμικού οξειδίου του δημητρίου σε επαφή με ρευστά μέταλλα. Στο πρώτο μέρος της εργασίας, στα πλαίσια του προγράμματος ΠΕΝΕΔ 2001 με τίτλο «ΧΥΤΕΥΣΗ ΑΚΡΙΒΕΙΑΣ: Πυροσυσσωμάτωση (sintering) κεραμικών καλουπιών και διεπιφανειακές τους αλληλεπιδράσεις σε επαφή με ρευστά κράματα μετάλλων», πραγματοποιήθηκε μία μελέτη της παραγωγικής διαδικασίας παρασκευής μεταλλικών αντικειμένων με τη μέθοδο της χύτευσης ακριβείας, η οποία οδήγησε στη βελτιστοποίηση των συνθηκών στα στάδια όπου είναι δυνατόν να δημιουργηθούν και να αναπτυχθούν ρωγμές στο κεραμικό κέλυφος (αποκέρωση. έψηση, χύτευση), ενώ επιπλέον διερευνήθηκαν οι διεπιφανειακές αλληλεπιδράσεις κεραμικού κελύφους ρευστών μεταλλικών φάσεων κατά τη χύτευση. οι οποίες επηρεάζουν το σχήμα και τις διαστάσεις του τελικού προϊόντος. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας, προσδιορίσθηκε η θερμοκρασιακή εξάρτηση της επιφανειακής ενέργειας και της ενέργειας ορίων κόκκων του πολυκρυοσταλλιικού οξειδίου του δημητρίου (CeO2) σε υψηλές θερμοκρασίες, καθώς και η διεπιφανειακή ενέργεια και το έργο συνάφειας σε συστήματα του κεραμικού CeO2 σε επαφή με ρευστό Cu, με εφαρμογή της τεχνικής εξισορρόπησης πολλαπλών φάσεων. Παράλληλα, από τη μελέτη της ανάπτυξης εσοχών στα όρια κόκκων του πολυκρυσταλλικού CeO2 προέκυψε ότι ο κυρίαρχος μηχανισμός μεταφοράς μάζας κατά τη θερμική διάβρωση του κεραμικού είναι η επιφανειακή διάχυση και προσδιορίσθηκε ο αντίστοιχος συντελεστής επιφανειακής διάχυσης στο θερμοκρασιακό διάστημα 1473-1773Κ. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο αποτυπώματος σκληρόμετρου υπολογίσθηκε ο συντελεστής δυσθραυστότητας του κεραμικού CeO2 και προσδιορίσθηκε η επιφανειακή ενέργεια του οξειδίου του δημητρίου σε θερμοκρασία δωματίου. Η συνεισφορά των ασθενών δiαμοριακών δυνάμεων Van der Waals (πολικών και διασποράς) στην επιφανειακή ενέργεια του πολυκρυσταλλικού CeO2 σε θερμοκρασία δωματίου προσδιορίσθηκε από πειράματα διαβροχής του κεραμικού σε επαφή με διάφορα πολικά υγρά. Με χρήση ενός συνδυασμού βιβλιογραφικών και πειραματικών δεδομένων σχετικά με τις επιφανειακές ενέργειες και τις γωνίες επαφής σε συστήματα κεραμικών οξειδίων σε επαφή με διάφορα ρευστά μέταλλα εξήχθη μια εμπειρική σχέση η οποία, σε δεδομένη θερμοκρασία, συνδέει άμεσα την επιφανειακή ενέργεια των στερεών οξειδίων με την επιφανειακή ενέργεια των ρευστών μετάλλων και τη γωνία επαφής. Μέσω αυτής της σχέσης είναι δυνατή η εκτίμηση της επιφανειακής ενέργειας ενός στερεού οξειδίου ή της γωνίας επαφής σε μη διαβρέχοντα και μη αντιδρώντα συστήματα κεραμικών οξειδίων ρευστών μετάλλων, όπου η μερική διαλυτοποίηση οξυγόνου του κεραμικού μέσα στο ρευστό μέταλλο δεν επηρεάζει τις διεπιφανειακές ιδιότητες του συστήματος. Η σχέση αυτή επαληθεύθηκε για διάφορα συστήματα κεραμικών οξειδίων ρευστών μετάλλων και επιπλέον εφαρμόσθηκε για τον προσδιορισμό της επιφανειακής ενέργειας του πολυκρυσταλλικού οξειδίου του δημητρίου από τα αποτελέσματα πειραμάτων διαβροχής στο σύστημα CeO2 σε επαφή με ρευστό Sn. / Engineering ceramics are being considered for technological applications due to their strong and sometimes unique properties. The pronounced evolution in the quality of advanced engineering ceramics has stimulated interest in the combination of ceramics with metallic phases for ceramic joining purposes or for the manufacturing of composite materials with enhanced properties. In all this cases the surface and interfacial energies of the materials or the materials systems used, as well as the wetting and bonding phenomena at the interface, play a key role in obtaining materials with the desired properties and microstructure. The aim of the present work is the study of adhesion and interfacial properties in ceramic oxide / liquid metal systems and particularly in systems of polycrystalline ceria (CeO2) in contact with liquid metals. At the first part of this work, in framework of the PENED 2001 programs, the investment casting process was studied at the stages where fracture of the ceramic shell can occur (dewaxing, sintering, casting of liquid metal) in order to optimize the conditions of the production procedure. Moreover, the interactions at the ceramic shell / liquid metal interface which can affect the shape and dimensions of the final cast product were investigated. At the second part of the present work the multiphase equilibration technique has been used for the determination of the equilibrium angles that develop at the interphase boundaries of a solid-liquid-vapor system and the surface and interfacial energies in polycrystalline CeO2 and CeO2/Cu systems were determined in argon atmosphere at the temperature range 1473-1773 K. Linear temperature functions were obtained by extrapolation, for the surface energy and the grain-boundary energy of the ceramic, as well as for the interfacial energy and the work of adhesion of the CeO2/Cu system. Grain-boundary grooving studied on polished surfaces of CeO2 annealed in argon atmosphere at the same temperature range has shown that surface diffusion was the dominant mechanism for the mass transport and the surface diffusion coefficient has been estimated. Engineering ceramics are being considered for technological applications due to their strong and sometimes unique properties. The pronounced evolution in the quality of advanced engineering ceramics has stimulated interest in the combination of ceramics with metallic phases for ceramic joining purposes or for the manufacturing of composite materials with enhanced properties. In all this cases the surface and interfacial energies of the materials or the materials systems used, as well as the wetting and bonding phenomena at the interface, play a key role in obtaining materials with the desired properties and microstructure. The aim of the present work is the study of adhesion and interfacial properties in ceramic oxide / liquid metal systems and particularly in systems of polycrystalline ceria (CeO2) in contact with liquid metals. At the first part of this work, in framework of the PENED 2001 programs, the investment casting process was studied at the stages where fracture of the ceramic shell can occur (dewaxing, sintering, casting of liquid metal) in order to optimize the conditions of the production procedure. Moreover, the interactions at the ceramic shell / liquid metal interface which can affect the shape and dimensions of the final cast product were investigated. At the second part of the present work the multiphase equilibration technique has been used for the determination of the equilibrium angles that develop at the interphase boundaries of a solid-liquid-vapor system and the surface and interfacial energies in polycrystalline CeO2 and CeO2/Cu systems were determined in argon atmosphere at the temperature range 1473-1773 K. Linear temperature functions were obtained by extrapolation, for the surface energy and the grain-boundary energy of the ceramic, as well as for the interfacial energy and the work of adhesion of the CeO2/Cu system. Grain-boundary grooving studied on polished surfaces of CeO2 annealed in argon atmosphere at the same temperature range has shown that surface diffusion was the dominant mechanism for the mass transport and the surface diffusion coefficient has been estimated.