基于通过重复过过程的自吸附碳纳米管的高效热电
Minsuk Park1, Seongjoo Hwang1, Takahiro Nakae2
1Department of Chemistry, Yonsei University, Seoul 03722, Republic of Korea.
ACS applied materials & interfaces
|March 13, 2025
概括
将金属单壁碳纳米管 (m-SWCNT) 引入半导体SWCNT (s-SWCNT) 提高了热电性能. 这种自我兴奋剂策略可以提高功率因子和功绩数字,而不会影响Seebeck系数.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 能源转换 能源转换
背景情况:
- 传统的热电 (TE) 材料研究重点是高度纯净的半导体单壁碳纳米管 (s-SWCNTs) 与外部注.
- 由于纯度和兴奋剂限制,在SWCNT电影中实现卓越的TE性能一直是具有挑战性的.
研究的目的:
- 研究微量金属单壁碳纳米管 (m-SWCNTs) 对s-SWCNT膜的热电性能的影响.
- 开发一种自我兴奋剂策略,以增强基于SWCNT的设备中的TE特性.
主要方法:
- 使用重复过 (RF) 工艺,以制备含有控制数量的m-SWCNTs的s-SWCNT薄膜.
- 采用光谱分析来验证薄膜的纯度和描述SWCNT状态.
- 通过光学漂白确定了兴奋剂状态,并分析了TE设备的性能.
主要成果:
- 射频过程将s-SWCNT纯度提高到99%以上,减少杂质和捆绑.
- 观察到内源性m-SWCNTs的自我兴奋,受费米水平和氧化还原环境的影响.
- 获得了8309μW/m·K2的最高功率系数 (PF) 和0.17的功率 (zT),Seebeck系数 (α) 为645μV/K.
结论:
- 微小量的m-SWCNTs在s-SWCNT膜中促进了有效的自我兴奋剂.
- 这一策略可以提高电导率和TE性能,而无需外部补充剂.
- 开发的方法为基于SWCNT的高性能热电设备提供了一个有前途的途径.
