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Simulation der mechanischen Eigenschaften dünner Bi2Te3-Schichten für flexible thermoelektrische Generatoren

Title data

König, Lukas:
Simulation der mechanischen Eigenschaften dünner Bi2Te3-Schichten für flexible thermoelektrische Generatoren.
Bayreuth , 2021
( Bachelor thesis, 2021 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Funktionsmaterialien)

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Mit Hilfe von thermoelektrischen Generatoren (TEG) lässt sich Abwärme direkt in elektrische Energie umwandeln. Flexible TEG bieten hierbei ein sehr großes Entwicklungspotential und eröffnen damit viele neue Anwendungsbereiche. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die mechanische Belastung dünner Bi2Te3-Schichten für spätere flexible thermoelektrische Generatoren während der Biegung simulativ untersucht. Zunächst wurde dazu ein 2D-Modell in COMSOL Multiphysics® mit einer einzelnen Bi2Te3-Schicht erstellt und der Einfluss des Biegeradius und der Schichtdicke untersucht. Im Anschluss wurde dieses Modell um eine polymere und anschließend um eine metallische Trägerfolie zu einem Dreischichtenmodell erweitert. Zur Auswertung wurden jeweils die maximal auftretenden Spannung und die Position der neutralen Faser betrachtet und verglichen. Je nach Dicke der Bi2Te3-Schichten und je nach E-Modul der Trägerfolien konnten dabei unterschiedliche Spannungsverläufe während der Biegung beobachtet werden. Alle Simulationen wurden daraufhin in ein 3D-Modell überführt und verglichen. Abschließend wurde eine 3D-Simulation eines TEG mit vier parallel angeordneten Schichten erstellt und die auftretenden mechanischen Spannungen während der Biegung ausgewertet. Dabei konnte während der Biegung ein Einfluss der parallel liegenden Schichten untereinander und somit insgesamt eine stärkere mechanische Beanspruchung festgestellt werden.

Further data

Item Type: Bachelor thesis
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials
Research Institutions > Research Centres > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 26 Nov 2021 07:52
Last Modified: 26 Nov 2021 07:52
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/68014