基于納米碳材料-聚苯胺的熱電器件及其性能.pdf

1、小型可穿戴電子設(shè)備逐漸成為人們生活中必不可少的部分，但是現(xiàn)在使用的蓄電池存在經(jīng)常充電、重量大的問題。熱電器件利用塞貝克效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，不需要更換電池或者充電，還不會(huì)受到光照、風(fēng)力等自然界因素的影響。熱電材料一般分為半導(dǎo)體熱電材料和導(dǎo)電聚合物熱電材料。其中，半導(dǎo)體熱電材料熱電性能優(yōu)異，但是柔韌性不足、原料昂貴、體積質(zhì)量大。導(dǎo)電聚合物熱電材料柔韌性優(yōu)異，但是電導(dǎo)率較低、功率輸出不足。
　　針對上述問題，本文以價(jià)格低廉的納米碳材料

2、和聚苯胺為原料，在柔韌的基底(聚酰亞胺、滌綸)上制備了柔韌的、輕質(zhì)的熱電器件，研究了材料的熱電性能和器件的輸出性能，開展的主要工作有:
　　(1)通過原位聚合制備柔性P型RGO/PANI型熱電薄膜，薄膜的最大電導(dǎo)率為125 S/c m，最大塞貝克系數(shù)為13.2μV/K，最大功率因子為2.0μW/(mK2)，最低熱導(dǎo)率為42 W/(mK)。將上述薄膜和氮化制備的n型RGO薄膜組裝成熱電器件，100K溫差時(shí)能夠輸出2.73 mV的電壓

3、和69.5 nW的功率。
　　(2)在制備RGO/PANI復(fù)合薄膜的過程中添加酸化SWNT，進(jìn)一步提高復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率，它的功率因子最高能可以達(dá)到50μW/(mK2)，相比于RGO/PANI提高了25倍。利用PEI和DETA摻雜碳納米管制備n型薄膜，解決了氮化RGO薄膜只能拉小角度彎折的問題。100 K溫差下，兩單元器件能夠輸出4.73 mV的電壓和282 nW的功率，熱電輸出性能得到進(jìn)一步提高。
　　(3)通過原位聚合制備

4、SWNT/PANI復(fù)合溶液，然后將NaOH處理過的滌綸投入溶液中進(jìn)行超聲誘導(dǎo)處理，得到可折疊的熱電織物。室溫下，它的電導(dǎo)率能夠達(dá)到2250 S/m，塞貝克系數(shù)約為12μV/K，功率因子最高為0.3μW/(mK2)，熱導(dǎo)率最低為5.47 W/(mK)。115K溫差條件下，熱電織物器件能夠輸出3.82 mV。外接負(fù)載時(shí)，在75 K溫差條件下能夠輸出67 nW的功率。SWNT/PANI熱電織物和熱電器件質(zhì)量輕，柔韌性好，經(jīng)過150次折疊以后還