n型PVP/SWCNT复合膜,可提高热电发电的稳定性
Lin Zhang1,2, Hongjing Shang1,2,3, Qi Zou1,2
1Key Laboratory of Applied Superconductivity and Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China.
ACS applied materials & interfaces
|January 29, 2024
概括
用于可穿戴电子产品的稳定热电发生器是使用涂层单壁碳纳米管 (SWCNTs) 开发的. 这种创新的涂层可以保护n型SWCNT薄膜免受空气和湿度的影响,确保长期的性能,并实现实际应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 收集能源 收集能源
背景情况:
- 单壁碳纳米管 (SWCNTs) 对于为可穿戴电子设备提供动力的热电器件是有前途的.
- 由于氧化和水合,n型SWCNT的电性能在空气中迅速降解,限制了它们的实际使用.
- 需要有效和低成本的解决方案来提高SWCNT的稳定性.
研究的目的:
- 在环境条件下研究聚烯 (PVP) /SWCNT复合膜的稳定性.
- 开发一种保护性涂层,以提高n型SWCNT基热电材料的空气稳定性.
- 使用稳定SWCNT膜制造和评估一个热电发电机.
主要方法:
- 制造PVP/SWCNT复合薄膜. 复合薄膜的制造
- 用一层聚乙烯化物 (PVDF) 涂覆PVP/SWCNT薄膜,以防止氧气和水分的透.
- 使用稳定PVP/SWCNT薄膜和聚二甲基 (PDMS) 涂层制造热电发电机.
- 在各种环境条件下测试发电机的热电性能和稳定性.
主要成果:
- 一种PVP/PVDF涂层有效地防止了PVP/SWCNT膜在空气中的降解60天,保持了热电性能.
- 一个用涂层SWCNT脚制造的热电发电机实现了10.6mV的开放电路电压和在ΔT=50K时312.2μWcm-2的功率密度.
- 发电机表现出极好的稳定性,在高湿度空气中30天后,性能保持不变.
结论:
- 一种新的涂层策略显著提高了n型SWCNT热电膜的空气和湿度稳定性.
- 开发的热电发电机具有高输出性能和显著的长期稳定性.
- 这种涂层技术适用于其他对空气敏感的材料,促进了热电装置的开发.
