极大地提高了柔性Cu2-xS复合膜在尼龙上的热电性能
Xinru Zuo1, Xiaowen Han1, Zixing Wang1
1Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, School of Materials Science & Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|June 13, 2024
概括
用添加的柔性硫化铜 (Cu2−xS) 薄膜表现出增强的热电特性和优良的耐久性. 这种简单的制造方法可以为灵活的热电发电机提供高性能材料.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态化学 固态化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 灵活的热电材料对于废热回收和便携式发电至关重要.
- 硫化铜 (Cu2−xS) 是一个有前途的热电材料,但其性能需要改进,以实现实际应用.
研究的目的:
- 开发一种易于制备柔性和高性能Cu2−xS基热电薄膜的方法.
- 研究兴奋剂对Cu2−xS薄膜的结构,电和热电性质的影响.
主要方法:
- 灵活的Cu2−xS薄膜是使用水热方法与真空过和热压合并合成的.
- 通过在Cu2−xS网格中替换硫位点来实现兴奋剂.
- 通过测量曲应力下的功率因子和电导率来评估热电性能.
- 使用优化膜组装了一个灵活的热电发电机.
主要成果:
- 复合膜由Cu2S和Cu1.96S相组成,颗粒大小可调节.
- 兴奋剂增加了载体度,并改变了电子结构,显著提高了电气性能.
- 一个最佳的Cu2−xS0.98Se0.02膜在300K时达到~150.1μW m−1 K−2的功率系数,比原始膜增加138%.
- 合膜表现出极好的灵活性,在1500个曲周期后保持约97.2%的导电率.
- 一个四脚的柔性热电发电机在31.1K的温度差异下产生了329.6nW的最大功率.
结论:
- 为制造高性能柔性Cu2−xS基热电薄膜建立了一个简单有效的途径.
- 兴奋剂是一种可行的策略,可以提高Cu2−xS的热电性能和机械稳定性.
- 开发的柔性薄膜有可能用于可穿戴电子产品和能量收集设备.
