基于全SWCNTs/PVP复合材料的高功率密度和优良灵活性热电发电机
Lin Zhang1,2, Hongjing Shang1,2, Qi Zou1,2
1Key Laboratory of Applied Superconductivity and Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|January 28, 2024
概括
开发了灵活的n型单壁碳纳米管 (SWCNT) /聚烯 (PVP) 薄膜. 在PVP和SWCNT之间的键增强了电子传输,提高了可穿戴电子产品的热电性能和灵活性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 热电学是一种热电学.
背景情况:
- n型柔性聚合物/单壁碳纳米管 (SWCNT) 复合材料的开发落后于p型对应物.
- 对于SWCNT-聚合物相互作用,特别是与未合的聚合物相互作用,以及它们对导电机制的影响的理解有限.
研究的目的:
- 用于制造n型柔性SWCNT/聚乙烯烯 (PVP) 薄膜.
- 研究SWCNTs和PVP之间的相互作用机制及其对热电特性的影响.
- 为可穿戴热电应用优化SWCNT/PVP复合材料的性能.
主要方法:
- 制造n型灵活的SWCNT/PVP薄膜.
- 通过键的SWCNT-PVP相互作用的分析.
- 调整合成温度以修改键强度和热激活能量.
- 使用优化的SWCNT/PVP膜组装热电模块.
主要成果:
- PVP的氧原子通过键与SWCNT相互作用,促进电子道和转移.
- 合成温度的增加加强了键,并改善了热激活能量,提高了PVP的电子捐赠能力.
- 实现了260μW的高功率系数m-1K-2.2.
- 热电模块在 ΔT = 56 K 的功率密度为 400 μW cm−2.
- 经过5000个曲周期后,表现出极好的灵活性,阻力变化<1%.
结论:
- 涉及SWCNT与PVP等非合聚合物之间的键的相互作用机制对于提高n型热电性能至关重要.
- 与现有的基于SWCNT的热电模块相比,优化的SWCNT/PVP膜提供了更高的输出性能和灵活性.
- 这项研究为设计高性能混合热电复合材料提供了宝贵的见解,用于灵活和可穿戴的电子产品.
