通过缺陷工程优化碳纳米管面的热电特性
Chongyang Zeng1,2, Pietro Stenier3,4, Kan Chen2
1Department of Aeronautics, Imperial College London, Exhibition Road, London, SW7 2AZ, UK. e.bilotti@imperial.ac.uk.
Materials horizons
|June 16, 2023
概括
研究人员使用一种新的缺陷工程方法降低了碳纳米管 (CNT) 的高热导率. 这保留了电气性能,使得CNT更适合用于热电应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
背景情况:
- 碳纳米管 (CNT) 具有可取的热电 (TE) 特性,如高电导率和Seebeck系数.
- 在CNT中,高热导率 (κ) 阻碍了它们在TE设备中的实际应用.
- 开发方法来降低热导率,同时保持其他 TE 属性至关重要.
研究的目的:
- 引入一种新的方法来降低CNT面的导热率.
- 在降低热导率过程中保持CNT的电导率和Seebeck系数.
- 调查热导率下降背后的机制.
主要方法:
- 在聚碳酸薄膜中嵌入的CNT面的固态绘图,以创建CNT片段.
- 在聚碳酸玻璃到的过渡温度以上进行热处理,以重新连接CNT碎片.
- 在单轴拉伸下对CNT面进行中镜模拟,以了解导热率降低机制.
主要成果:
- 通过拉伸到1.5的拉伸比,并在170°C进行热修复,将导热率 (κ) 从46到13W m-1 K-1降低了3.5倍.
- 电导率仅下降了26%,而西贝克系数增加了10%.
- 热处理将CNT碎片重新连接到电气上,但不是热,表明成功的缺陷工程.
结论:
- 缺陷工程是优化CNT的热电特性的一个有效策略.
- 开发的方法为增强基于CNT的热电材料的性能提供了一条途径.
- 这种方法有可能改善其他热电材料超出CNT.
