The object of research, development or design (in Russian) : Объект исследования – нанокомпозитные суперионные халькогенидные материалы для использования в термоэлектрических генераторах.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны – термоэлектрлік генераторларда қолдануға арналған нанокомпозиттік суперионды халькогенидті материалдар.

Aim of work (in Russian) : Цель работы – фундаментальные и прикладные исследования термоэлектрического эффекта, явлений проводимости, теплопропроводности, химической диффузии в нанокомпозитных суперионных материалах на основе нестехиометрических полупроводниковых халькогенидов меди, перспективных для применения в высокоэффективных термоэлектрических генераторах энергии.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – тиімділігі жоғары термоэлектрлік энергия генераторларында қолдану үшін келешегі бар суперионды стехиометриялық емес жартылай өткізгіш мыс халькогенидтері негізінде, жаңа нанокомпозиттік материалдардағы термоэлектрлік әсерді, өткізгіштік, жылу өткізгіштік құбылыстарын, химиялық диффузияны іргелі және қолданбалы зерттеу.

Методы исследования (на русском) : В качестве методов получения материалов использованы ампульный твердофазный синтез, низкотемпературный синтез в расплавленной щелочной среде, ЭГД- метод нанодиспергирования в жидкой среде (электрогидродинамический удар), холодное и горячее прессование. В качестве способов управления свойствами получаемых материалов использованы легирование и замещение, по ионам меди и натрия, наноструктуризация и термообработка. Для аттестации полученных материалов использовалось рентгеновский дифракционный анализ, сканирующая электронная и атомно-силовая микроскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия и дифференциальный термический анализ. Электрическая проводимость и термо-эдс образцов MexCu2-xS (Me: Na, Li, K) исследовались на экспериментальной установке ZEM-3 (Япония). Измерения температуропроводности и теплопроводности твердых образцов проводились на приборе LFA 467 HT HyperFlash (NETZSCH, Германия).

Методы исследования (на казахском) : Материалдарды алу әдістері ретінде ампулалық қатты фазалы синтез, балқытылған сілтілі ортадағы төмен температуралы синтез, сұйық ортадағы нанодиспергирлеудің ЭГД әдісі (электрогидродинамикалық соққы), суық және ыстық престеу қолданылады. Алынған материалдардың қасиеттерін басқару құралы ретінде легирлеу және алмастыру, медиа және натрий иондары, наноқұрылым және термиялық өңдеу қолданылады. Алынған материалдарды сертификаттау үшін рентгендік дифракциялық талдау, электронды және атомдық күштік микроскопия, дифференциалды сканерлеу калориметриясы және дифференциалды термиялық талдау қолданылды. MexCu2-xS (Me: Na, Li, K) үлгілерінің электр өткізгіштігі мен термоэдтері ZEM-3 (Жапония) эксперименттік қондырғысында зерттелді. Қатты үлгілердің температурасы мен жылу өткізгіштігін өлшеу LFA 467 HT HyperFlash (Netzsch, Германия) құрылғысында жүргізілді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Впервые получены нанокомпозитные материалы на основе сульфидов меди NaxCu2-yS, KxCu2-yS (х, 2-у = 0.005, 1.93; 0.005, 1.94; 0.005, 1.95; 0.01, 1.94; 0.02, 1.94; 0.03, 1.94), Li0.11Cu1.89S в зависимости от температуры, химического состава. Получены новые экспериментальные данные по термоэлектрическим свойствам. Для состава Li0.11Cu1.89S были обнаружены очень низкие значения, характерные для таких материалов, как “фононные стекла”. Она постепенно снижается с 0,61 Вт∙м-1К-1 при комнатной температуре до 0,22 Вт∙м-1К-1 при 673 К. Такая низкая теплопроводность и высокий коэффициент Зеебека обеспечивают высокое значение ZT = 1,76 при температуре 672 К, что является значительным достижением для этой температуры и позволяет классифицировать сплав Li0.11Cu1.89S как перспективный термоэлектрический материал.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Алғаш рет NaxCu2-yS, KxCu2-yS (х, 2-у = 0.005, 1.93; 0.005, 1.94; 0.005, 1.95; 0.01, 1.94; 0.02, 1.94; 0.03, 1.94), Li0.11Cu1.89S температураға, химиялық құрамға байланысты нанокомпозитті мыс сульфидтері синтезделді. Аталған материалдардың термоэлектрлік қасиеттері бойынша жаңа эксперименттік деректер алынды. Li0.11Cu1.89S құрамы үшін "фонон әйнектері"сияқты материалдарға тән өте төмен мәндер табылды. Ол бірте-бірте бөлме температурасында 0,61 Вт-м-1к-1-ден 673 К температурада 0,22 Вт-қа дейін төмендейді. Мұндай төмен жылу өткізгіштік және жоғары Зебек коэффициенті 672 К температурада жоғары ZT = 1,76 мәнін қамтамасыз етеді, бұл осы температура үшін маңызды жетістік және Li0.11Cu1.89S қорытпасын перспективалы термоэлектрлік материал ретінде жіктеуге мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Главное преимущество предлагаемого нами суперионного ВЭТМ по сравнению с конкурентами: отсутствие токсичных компонентов, более низкая цена, высокая энергоэффективность, большой КПД преобразования тепловой энергии в электрическую. Кроме того, себестоимость нашего производства можно заметно уменьшить при использовании в качестве сырья – отходов медной и цветной промышленности Казахстана. С учетом имеющихся специальных методических наработок мы впервые синтезировали сульфиды меди замещенные щелочными металлами (Li, Na, K). Другим весомым отличием является то что нами использована собственная оригинальная методика быстрого синтеза наноразмерных частиц тройных халькогенидов – при невысоких температурах.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Бәсекелестермен салыстырғанда біз ұсынатын суперионды термоэлектрлік материалдардың басты артықшылығы: улы компоненттердің болмауы, төмен баға, жоғары энергия тиімділігі, жылу энергиясын электр энергиясына айналдырудың үлкен тиімділігі. Бұдан басқа, біздің өндірістің өзіндік құнын шикізат – Қазақстанның мыс және түрлі-түсті өнеркәсібінің қалдықтары ретінде пайдалану кезінде айтарлықтай төмендетуге болады. Қолда бар арнайы әдістемелік әзірлемелерді ескере отырып, біз алғаш рет сілтілі металдармен (Li, Na, K) алмастырылған мыс сульфидтерін синтездедік. Тағы бір маңызды айырмашылық – біз үштік халькогенидтердің наноөлшемді бөлшектерін тез синтездеудің өзіндік әдісін қолдандық-төмен температурада.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Еңгізілмеген

Efficiency (in Russian) : Все работы выполнены в соответствие с календарным планом.

Efficiency (in Kazakh) : Барлық жұмыстар кестеге сәйкес жасалды.

Field of application (in Russian) : Полученные в работе результаты по электрическим и тепловым свойствам нанокристаллических сплавов сульфида меди, легированных щелочными металлами, представляют интерес для специалистов, работающих в области физики и химии твердого тела, материаловедения. Фундаментальный интерес представляет высказанная версия объяснения поведения температурных зависимостей проводимости, коэффициента электронной термо-эдс и теплопроводности. Высокие значения электронной проводимости при комнатной температуре позволяют использовать исследованные материалы в качестве катодных материалов в натрий ионных аккумулятров и устройствах твердотельной ионики.

Field of application (in Kazakh) : Сілті металдарымен легирленген мыс сульфидінің нанокристалды қорытпаларының электрлік және жылу қасиеттері бойынша жұмыста алынған нәтижелер қатты дене физикасы мен химиясы, материалтану саласында жұмыс істейтін мамандарды қызықтырады. Өткізгіштіктің температураға тәуелділігінің, электронды Термо-ЭҚК коэффициентінің және жылу өткізгіштігінің мінез-құлқын түсіндірудің ұсынылған нұсқасы негізгі қызығушылық тудырады. Бөлме температурасындағы жоғары электронды өткізгіштік мәндері зерттелген материалдарды натрий-ионды аккумуляторларда және қатты күйдегі иондық құрылғыларда катодты материалдар ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.