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同济蔡克峰教授课题组在柔性热电材料方向研究取得重要进展

时间:2019-07-14 13:40 作者:admin

同济蔡克峰教授课题组在柔性热电材料方向研究取得重要进展

性能优异的柔性热电薄膜热电技术是一种“绿色”的能源技术,它可以直接将热能转化为电能或利用电能制冷,该技术的关键是制备高性能热电材料。

利用柔性热电材料构筑的柔性热电器件能直接利用人体体温和环境的温差进行发电,可为迅猛增长的可穿戴和医用植入式电子设备及物联网传感器提供电源,因而受到越来越多的关注。 无机热电材料虽然具有优异的热电性能,但由于其刚性和脆性一直被排除在柔性热电材料之列。 如何将无机材料的高热电性能和柔性结合起来,是开发高性能柔性热电材料的一大难题。 今年初蔡克峰教授课题组在自然通讯(NatureCommunications,2019,10,841)上报道了硒化银/尼龙复合柔性热电薄膜的工作,本工作就是在该工作的基础上,采用同样的制备方法研究了添加铜对热电性能的影响,通过优化组分获得了超高功率因子的n型Ag2Se/Ag/CuAgSe复合薄膜。

复合膜中Ag和CuAgSe以纳米晶的形式随机分布在Ag2Se晶粒的表面和晶界上。

银纳米晶的存在极大地提升了复合薄膜的电导率,而异质界面引起的能量过滤效应又使得复合膜保持较高的Seebeck系数;薄膜室温的功率因子达到,是不添加铜时的2倍多,也是至今报道的n型柔性热电薄膜的最高值。 以此复合膜设计的6个单臂组成的柔性发电器件在45K温差下输出功率为490nW(功率密度为)。

同时,因为硒化银基膜与尼龙膜之间的协同作用,复合膜具有很好的柔性(绕半径为4mm的圆棒弯曲1000次后功率因子仅下降10%),具有很好的应用前景。

这项工作为设计高性能的复合热电薄膜提供了新的思路。

该工作获得国家自然科学基金重点项目的资助。

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