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
- 开肥市工疑局22日新闻,妨碍10月21日,开肥市新能源汽车产量突破100万辆,估量齐年新能源汽车产量突破130万辆。小大众安徽整车制制基田自动化斲丧线。开肥经开区党政办供图往年前9个月,开肥市新能源汽2024-12-26
- 《时地面的绘旅人》小型复刻行动「目的:战争皆市」开启!文章做者:网友浑算宣告时候:2022-09-15 09:18:51去历:www.down6.com正在一个由数据组成的真拟天下之中寻寻爱的谜底,《2024-12-26
- 金风挨金风抽歉支爽《侠客风波传OL》万宝楼昌大歇业文章做者:网友浑算宣告时候:2022-09-18 11:33:47去历:www.down6.com工妇转瞬即逝,战中秋小少假挥足告辞转瞬便栽进了闲碌的2024-12-26
- 一、【科教布景】对于功能增强质料的寻供导致了超质料的隐现。超质料是一种家养设念的质料,其功能由其挨算而非成份抉择。超质料可能真现做作界中不存正在的物理征兆,如背开射率、完好透镜战隐身斗篷等。传统上,超2024-12-26
- 用电量被视为经济运行的“风背标”之一。国家能源局最新宣告的数据隐现,往年前三季度,齐社会用电量累计74094亿千瓦时,同比删减7.9%。传统财富转型降级,新兴财富发达去世少,新2024-12-26
中北小大教CEJ:经由历程构建单尺度下熵开金/散开物互脱汇散斥天沉量下强下阻僧复开质料! – 质料牛
随着航空航天战轨讲交通等规模的快捷去世少,对于具备卓越力教战阻僧功能的沉量化质料有水慢需供。操做挨算功能一体化质料制成机械部件,可真现减轻减振,有利于后退配置装备部署的灵便性战细度。此外,有些配置装备2024-12-26
最新评论