高性能打印Ag2Se/PI柔性热电薄膜供电可穿戴电子设备
Santosh Kumar1, Manjusha Battabyal2, Kanikrishnan Sethupathi3
1Soft Materials Laboratory, Department of Physics, Indian Institute of Technology Madras, Chennai 600036, Tamil Nadu, India.
ACS applied materials & interfaces
|July 26, 2024
概括
在聚胺 (PI) 基板上的柔性银化物 (Ag2Se) 薄膜表现出极好的热电性能. 这一突破使得可穿戴电子产品可以从微小的温度差异,甚至是身体热量中有效地收集能量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 热电材料将热能转化为电能.
- 灵活的热电发电机 (TEG) 对可穿戴和可植入电子产品至关重要.
- 开发高效和持久的灵活TEG仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 在柔性聚胺 (PI) 基板上开发和表征n型银化物 (Ag2Se) 薄膜.
- 为了评估Ag2Se/PI薄膜的热电性能和机械稳定性.
- 为了在热电原型中展示这些柔性薄膜的实际应用.
主要方法:
- 在PI基板上使用印刷技术制造n型Ag2Se薄膜.
- 使用X射线衍光测量对Ag2Se阶段的表征.
- 测量热电特性,包括功率因子和输出电压.
- 通过曲试验评估机械灵活性.
- 一个灵活的热电原型的建造和测试.
主要成果:
- 在Ag2Se薄膜中,呈现出正形β-Ag2Se相.
- 在300K时达到1.4mW/mK2的最大功率系数,在405K时达到2.1mW/mK2的最大功率系数.
- 在1500个曲周期后,Ag2Se/PI薄膜保持了热电性能.
- 一个原型在53K的温度差异中产生了52mV.
- 该原型通过使用人体热量从1K温度变异获得了最高报告的电压输出1.6mV.
结论:
- 印刷的Ag2Se/PI薄膜具有出色的热电特性和机械灵活性.
- 已经建立了一种具有成本效益的方法来生产高性能柔性热电薄膜.
- 这些柔性薄膜在可穿戴和可植入电子设备中的应用具有重大潜力.
- 证明的能量采集能力,包括来自人体热量,为自动供电的电子产品开辟了新的途径.
