Функционально-градиентная термопара
Составная термопара, образованная из бесконечно малых участков, приводит к термопаре, ветви которой (одна или две) состоят из материалов с непрерывно меняющимися свойствами.
Схема такой термопары приведена на рис.1.6. В ветвях п и р - проводимости типа термоэлектрические свойства материалов ап, ар, ап, ар, кп, кр являются функциями координаты х. Здесь ап, ар, - коэффициенты термоЭДС, ап, ар, - удельная электро-проводность, кп, кр коэффициенты проводности материалов ветвей п и р-типа проводимости, соответственно.
Как и в случае составного термоэлемента неоднородности в ветвях выбираются такими, что бы достичь наибольшей эффективности термо-электрического преобразования энергии за счет правильного учета температурных зависимостей материалов и объемных термоэлектрических эффектов. В последние годы материалы для ветвей термопар с программируемой неоднородностью названы функционально-градиентными материалами (ФГМ). Соответственно, такие термопары называют функционально-градиентными. Определение оптимальных функций неоднородности и создание материалов оптимальной неоднородности являются сложными физическими и технологическими задачами. Применение функционально-градиентных термопар позволяет улучшить эффективность термоэлектрического преобразования энергии и является одним из перспективных направлений развития термо-электричества. Как уже отмечалось, объемные термо-электрические эффекты открыты Самойловичем и Коренблитом. Как и для составных термопар идеи о создании ветвей с бесконечным числом секций для режима генерации и тока находим в работах [26,50,60] и ряде более поздних работ. Предложение использовать неоднородные ветви в термопарных элементах в режиме охлаждения приведено Райхом в патенте.