Nature:多周期异质结聚合物热电材料 – 材料牛
一、多周电材 【科学背景】
高性能热电材料能够将热能转换为电能或者将电能转换为热能。期异这些材料通常具有高的质结热电转换效率、低的聚合热导率和高的电导率,能够在热电设备中发挥重要作用。物热在这项工作中,料材料牛提出了一个聚合物多异质结(PMHJ)与周期性的多周电材双异质结的概念,其中每个周期是期异由两个不同的聚合物层和它们的夹层互穿界面。通过将单个聚合物和界面厚度分别控制为小于10 nm和小于5 nm,质结PMHJ膜不仅保持了显著的聚合功率因数,而且通过增强界面传播子散射产生了低的物热面内热导率。这些最终在368 K时产生最大ZT为1.28。料材料牛该性能超过了1.0的多周电材值,并且在近室温区域优于市售热电材料。期异更重要的质结是,PMHJ结构与大面积溶液涂层技术兼容,使其成为低成本可穿戴式热电器件的选择。论文通讯作者为中国科学院化学研究所狄重安研究员和北京航空航天大学赵立东教授,共同第一作者为中国科学院化学研究所王东洋博士、丁嘉敏博士和马英乔博士,相关研究成果以“Multi-heterojunctioned plastics with high thermoelectric figure of merit”为题目发表在国际顶级期刊Nature上。
二、【科学贡献】
PMHJ结构由两种不同聚合物交替沉积组成,每个周期包含两种聚合物层和具有体相异质特征的界面层。当聚合物层厚度接近沿共轭骨架方向的“声子”平均自由程时,可以高效散射声子与类声子传播,显著降低晶格热导率。
图1 PMHJ结构的概念和TOF-SIMS图像。© 2024 Nature
图2 PMHJ薄膜的界面重构。© 2024 Nature
图3 PMHJ薄膜的热输运性质和热电性能。© 2024 Nature
图4 溶液涂覆的大面积PMHJ薄膜和柔性发电机。© 2024 Nature
三、【 创新点】
1.利用溶液法技术实现了PMHJ薄膜的大面积制备,TOF-SIMS表征也进一步证实了大面积薄膜的均匀性。大面积集成器件的归一化功率密度达到1.12 μW cm-2K-2。
- 氯化铁掺杂后的PMHJ薄膜展现出优异的电输运性质,368 K下的热电优值为1.28,达到商品化材料的室温区热电性能水平。
- PMHJ结构薄膜的热导率降低了36%~76%,表明了该结构在热输运调控方面的普适性。
四、【 科学启迪】
总之,研究表明了PMHJ设计在开发特殊的高ZT塑料在热电材料方面具有有效性。PMHJ结构还与可扩展的涂层技术兼容,为解锁超柔性塑料材料提供了一条途径,以实现最先进且具有成本效益的可穿戴热电器件。上述结果表明,PMHJ器件在室温区ZT值、热导率、弯曲半径、归一化功率密度、大面积制备能力和低加工温度等方面具有综合优势,展示了PMHJ材料在柔性供能器件方面的重要应用潜力。
原文详情:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07724-2
相关文章
越北光伏新策激发组件进心小大删,新电价宽慰屋顶名目新删5254个
远日,越北迎去了最新的太阳能饱动政策-第13/2020/QD-TTg号文件,该政策将利好越北屋顶太阳能名目的去世少,文件由越北总理于2020年4月6日签收,5月22日正式去世效。4月初签收的新政宽慰了2024-12-23- 6月30日18:00,随着一声欢呼,汇泰总体战通威总体配开投资建设的滨州沾化通汇30万千瓦仄价上网光伏收电名目顺遂开闸并网。该名目是古晨国内单体规模最小大的“渔光一体”名目。据2024-12-23
- “尽管四子王旗客岁乐成真现脱贫戴帽,北京市对于心帮扶‘戴帽不戴使命’,帮扶力度不减反删。”北京挂职干部、内受古乌兰察布市四子王旗副旗少王之帆讲,齐旗借剩2024-12-23
- 8月5日,国网新疆综开能源处事有限公司正在阿克苏天域温宿县恰格推克乡供电所建成新疆尾个供电所屋顶扩散式光伏。该供电所屋顶扩散式光伏由国网新疆综开能源处事公司投资启建并经营,是该公司睁开可再去世能源实用2024-12-23
东圆日降出席2020 BIPV云上钻研会,分享光伏屋顶名目履历
4月17日,2020 BIPV云上钻研会正在线上顺遂妨碍,多位止业专家、重面企业代表环抱“光伏修筑一体化(BIPV)”睁开了深入交流。东圆日降齐球市场总监庄英宏受邀出席并宣告了2024-12-23- 为深入贯彻“以人仄易远为中间”的去世少惦记,着力处置人仄易远公共背12398能源监管热线歌咏稀告的特色问题下场,进一步增长能源市场延绝瘦弱去世少,江苏能源监管办于9月8日召开12024-12-23
最新评论