聚合物基热电材料研究进展

2024/2/51蔡克峰同济大学功能材料研究所聚合物及其纳米复合热电材料的研究进展

2024/2/52I、研究背景热电材料现状：性能不高够成本高广泛应用提高性能降低成本2024/2/53sa2kZT=(sa2/k)T2024/2/541D热电材料---微纳器件----不能规模化

集成------规模化

烧结HP,SPS块体性能迅速退化成本高纳米结构长大规模化1D2024/2/55导电聚合物特点:制备温度低（T<200oC）易成型－－－成本低质量轻热导率(k)很低电导率（绝缘-导体）Seebeck（0.01-1mV/k)一般功率因子较低~比无机TE低3数量级2024/2/56聚合物-无机纳米结构复合结合两者的优点协同效应（纳米结构界面：能量过滤效应）聚合物-碳纳米材料（CNTs，Graphene)聚合物-硫族化合物纳米结构聚合物-单质纳米结构聚合物2024/2/571）PVAc(聚醋酸乙烯)-CNTYuetal.,NanoLett.2008,8,4428.Polymer-CNTthermallydisconnectedelectricallyconnected

ahigherZTs∝CNTa,kNoII-1聚合物-碳纳米材料2024/2/58SWNT/PANI复合材料Seebeck系数，电导率，功率因子和热导率随SWNT含量的变化Yaoetal.ACSNANO,20102）PANi/SWNT2024/2/59

PANI/CNT复合材料Seebeck系数，电导率，功率因子和热导率随PANI含量变化(300K)PANi/CNTMengetal.Adv.Mater.22(4),535,20102024/2/5103）PEDOT:PSS/CNT聚3,4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸MolecularstructureofsolublePEDOT：PSS2024/2/511D.Kimetal.,ACSNano4(1),513,2010.ZT~0.023）PEDOT:PSS/CNT聚3,4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸2024/2/512

Yuetal.,ACSNano,2011,5(10),7885–7892

PEDOT:PSS/CNT2024/2/513P3HT/MWCNTcompositefilm3.CharacterizationofP3HT/MWCNT

compositefilms2024/2/514PANI-Bi2Te3Nanotechnology,24,215703(2013),India2024/2/515IBi2Te3IIPANIIIIBi2Te3-PANi并非简单的加权平均2024/2/5162024/2/5172024/2/518

Seeetal.NanoLett.2010;10:4664

PEDOT:PSS/TeZT=0.12024/2/519

PEDOT:PSS/TeAdv.Mater.2013,25:1629传统的半导体理论无法解释2024/2/520

PEDOT:PSS/TeAdv.Mater.2013,25:16292024/2/521PEDOT-Tos（甲苯磺酸盐）Bubnovaetal.NatureMater2011;10:429-33

II-3聚合物2024/2/522Sunetal.Adv.Mater.24:932(2012)Poly(Kx[Ni-ett])Poly(metal1,1,2,2-ethenetetrathiolate)sZT=0.22024/2/523PEDOT-PSSKimetal.NatureMater2013

2024/2/524SelectiveremovalofPSSbyEGandDMSO2024/2/525JMaterA2013,1,7576(Chemintz,Germany)2024/2/526EnergyEnviron.Sci.2013,6,788KoreaZT~1.022024/2/527ZT~1.022024/2/528PEDOT-PP2024/2/529聚合物与无机热电材料一样，电导率～1/Seebe