• REFERENTI:
  STEFANO BOLDRINI
  

• SEDE:
  PADOVA
  

Vengono eseguite caratterizzazioni elettriche di diversa natura, principalmente su materiali a conduzione ionica e su materiali termoelettrici, nonché su dispositivi basati su questi materiali.
Per i materiali a conduzione ionica, utilizzati ad esempio per celle a combustibile o membrane ceramiche per la separazione di gas, si utilizzano tipicamente la Spettroscopia di Impedenza e curve I-V per studiare elettroliti o celle/semicelle montate in un apposito test rig che permette di controllare la temperatura (fino a 1100°C). Un’apposita linea di alimentazione dotata di mass-flow controller e umidificatori permette il controllo dell’atmosfera (o delle atmosfere ossidante/riducente nel caso delle celle) usata per le misure. Le misure vengono eseguite tipicamente con un Potenziostato/Galvanostato.

La caratterizzazione funzionale dei materiali termoelettrici avviene attraverso la misura della conducibilità termica (Laser Flash Thermal Diffusivity) e delle loro proprietà elettriche, conducibilità elettrica e potere termoelettrico o coefficiente di Seebeck. Queste ultime sono effettuate con un apparato appositamente progettato e costruito presso i nostri laboratori che permette la determinazione simultanea delle due grandezze. La misura, tipicamente effettuata in atmosfera inerte, è possibile fino ad alta temperatura (800 °C ). Le misure di conducibilità elettrica sono eseguite mediante una configurazione strumentale a quattro fili utilizzando un generatore Keithley 6221 accoppiato ad un Nanovoltmetro 2182, che viene usato anche per la misura coefficiente di Seebeck. La strumentazione e il processo di misura sono controllati via LabView attraverso una piattaforma CompactRio.

Ulteriori stazioni di test sono state sviluppate per la misura della resistenza di contatto e per il test di moduli termoelettrici. Nella prima una microsonda in carburo di tungsteno (controllata con movimentazione micrometrica e microscopio stereoscopico), misura la resistenza in configurazione a 4 fili al variare della posizione della sonda, permettendo ad esempio la determinazione della resistenza di contatto tra il materiale termoelettrico e un elettrodo. La stazione di test per moduli termoelettrici consente invece di misurare le proprietà elettriche (potenza elettrica) e termiche (flusso di calore attraverso il modulo) di dispositivi sottoposti ad un gradiente di temperatura, permettendo la determinazione della loro efficienza di conversione termoelettrica. I moduli, con dimensioni massime di 60 mm di lato, vengono inseriti tra un riscaldatore, che consente di arrivare a circa 600 °C, e un lato freddo raffreddato ad acqua. La pressione meccanica esercitata sul modulo è controllata con apposite celle di carico. Un array di termocoppie sulla colonna viene utilizzato per la misura del flusso di calore. Tutto l’apparato è inserito in una camera da vuoto che permette di effettuare test in vuoto o atmosfera inerte. Una finestra trasparente nell’infrarosso permette infine di monitorare le misure tramite termografia.
Nel laboratorio sono inoltre possibili una serie di altre misure elettriche, come ad esempio misure a 4 punte collineari, con tecnica di Van der Pauw, misure di costante dielettrica, determinazione dei portatori tramite misure di Hall, etc.