[發明專利]導電復合材料以及包含該材料的熱電裝置

有效

• 申請號: 200980150035.0
• 申請日: 2009-10-19
• 公開（公告）號: CN102245688A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 弘重裕司;南秀樹;渡邊法久;藤田淳
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C08K3/08
• 分類號: C08K3/08;H01B1/08;H01L35/24
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張爽;樊衛民

優先權

本申請要求提交于2008年10月20日、名稱為ELECTRICALLY?CONDUCTIVE?POLYMER?COMPOSITE?AND?THERMOELECTRIC?DEVICE?USING?ELECTRICALLY?CONDUCTIVE?POLYMER?MATERIAL(導電聚合物復合材料以及使用導電聚合物材料的熱電裝置)的日本專利申請No.2008-270161的優先權，該專利的公開內容以引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明涉及：復合材料，其包含導電聚合物和金屬納米粒子；熱電裝置，其包含該復合材料；和熱電裝置，其包含導電聚合物材料。

背景技術

常規的熱電裝置(例如熱電發電裝置或珀耳帖冷卻裝置)可通過以下方法制造：由剛性熱電材料(例如鉍-碲)形成熱電偶，并且將大量這樣的熱電偶在熱流的方向上平行設置。通常，熱電材料為疏松材料，該疏松材料的形狀為柱狀，直徑為若干毫米(mm)，或形狀為矩形，在一側的長度為若干毫米。在這樣的裝置中，橫截面(圓形的、正方形的或低扁率矩形的)被導向成垂直于熱流的方向。近來，已經嘗試使用薄膜熱電材料來生產這樣的熱電裝置。

熱電裝置通過熱接點和冷接點的溫差來發電。因此，一種改進其效率的方法是盡可能地減少從熱接點到冷接點的導熱，并且在這兩個接點之間產生更大的溫差。然而，在常規的熱電裝置中，從熱電材料表面釋放的熱量沒有充分地受到影響。此外，有時難以在這兩個接點之間維持足夠大的溫差。

日本未經審查的專利公布No.2003-133600描述了熱電轉換部件，該部件利用溫差將熱轉換成電。該裝置包括兩層薄膜熱電裝置層，其中一層具有p型半導體，另一層具有n型半導體。這些層通過在柔性基底上進行氣相沉積形成。

由于暴露于外部的表面積相對增多，因此薄膜熱電材料可從該表面釋放增加的熱量。然而，由于通常使用的無機熱電材料的熱導率較高，例如，Bi-Te合金的熱導率為1.5至2.0W/(m·K)(參見J.P.Fleurial等人，J.Phys.Chem.Solids，49，1237(1988))，Si-Ge合金的熱導率為4W/(m·K)(參見Netsuden?Henkan?Zairyo(Thermoelectric?Conversion?Material)，Nikkan?Kogyo?Sha(2005))，所以由于從熱接點到冷接點的熱傳遞造成在這兩接點之間通常不能夠維持足夠大的溫差。

即使聚苯胺的電導率較低(約200S/cm)，但由于其適合在處理和加工聚合物中使用，因此還是被廣泛地用于抗靜電應用中。增加電導率可提高聚苯胺的使用范圍，例如可用于熱電裝置中。一種增加聚苯胺電導率的方法是將其與金屬納米粒子結合。

日本未經審查的專利公布No.2004-359742描述了貴金屬基催化劑負載型導電復合材料，該材料采用貴金屬絡合物作為氧化劑，通過導電聚合物的聚合反應進行制備。所述聚合反應在還原貴金屬基催化劑的同時，將貴金屬基絡合物加載到聚合物中。

日本未經審查的專利公布No.2006-248959公開了對共軛分子化合物-金屬納米簇，該對共軛分子化合物-金屬納米簇包含對共軛分子化合物，在對共軛分子化合物中分散有金屬或金屬氧化物細小粒子。通過將金屬鹽和對共軛分子化合物混合入溶劑中，然后加入作為還原劑的硼氫化鈉制備所述納米簇。

對包含具有更高電導率和更強相容性的金屬納米粒子和/或易分散的金屬納米粒子的導電聚合物的需求依然存在。

發明內容

本發明公開了導電復合材料，該材料包含導電聚合物和至少一種涂覆有保護劑的金屬納米粒子。保護劑包含化合物，化合物具有第一部分和第二部分，第一部分具有所述導電聚合物分子主鏈的至少一部分，第二部分與所述至少一種金屬納米粒子相互作用。