[發(fā)明專利]一種柔性的碳納米管-聚苯胺熱電器件的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610153454.1
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105742474B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李耀剛;李朋;王宏志;張青紅;侯成義
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學
• 主分類號: H01L35/24
• 分類號: H01L35/24;H01L35/34
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達

本發(fā)明涉及一種柔性的碳納米管?聚苯胺熱電器件的制備方法，包括：將碳納米管和十二烷基苯磺酸鈉加入到HCl溶液中，超聲，細胞粉碎，然后加入苯胺，超聲，冰浴條件下攪拌，得到碳納米管?苯胺分散液，滴加過硫酸銨的HCl溶液，反應(yīng)后得到碳納米管?聚苯胺分散液；將織物放入氫氧化鈉溶液中加熱，然后放入60～90℃水中攪拌，取出，烘干，加入到碳納米管?聚苯胺分散液中，超聲，烘干，重復織物浸漬、烘干的步驟；將烘干得到的滌綸切成矩形長條，交替固定在柔性基底上，用導電纖維將矩形條進行并聯(lián)，即得。本發(fā)明的方法簡單，制備的碳納米管?聚苯胺復合熱電織物具有質(zhì)量輕便、柔韌性好、可折疊的優(yōu)點，能夠組裝成大規(guī)模的便攜式熱電器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱電器件的制備領(lǐng)域，特別涉及一種柔性的碳納米管-聚苯胺熱電器件的制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代化的生活使人們越來越離不開手表、手環(huán)、助聽器、手機等可穿戴、可攜帶的設(shè)備。如何為這些設(shè)備提供持續(xù)的能量供應(yīng)是急需解決的問題。傳統(tǒng)的干電池能量供給不能永久，需要經(jīng)常更換，而且比較笨重，不能彎曲和折疊。蓄電池同樣比較笨重，不能彎曲，而且容易造成污染。所以人們把目光投向了新型能源，比如太陽能和熱電能量。相對于太陽能，熱電器件利用溫差進行發(fā)電，更加符合能源持續(xù)利用的概念。以陶瓷材料為主的無機熱電材料雖然具有優(yōu)異的轉(zhuǎn)換效率，但由于其堅硬、笨重、難以彎曲、加工條件苛刻、成本高昂(含碲等稀有元素)、會造成環(huán)境污染以及難以在復雜曲面環(huán)境應(yīng)用等問題而飽受詬病。以導電聚合物為主的有機熱電材料由于其成本低廉、容易加工、熱導率低等特點吸引了研究者的廣泛關(guān)注，同時，還具有其質(zhì)量輕、柔韌性好等特點，符合可穿戴設(shè)備的要求，但是較低的電導率限制了它的進一步應(yīng)用。

碳納米管雖然具有高的電導率，但是碳納米管的高熱導率限制了其熱電性能的提升。研究人員將碳納米管與有機導電聚合物進行復合可以將無機材料高電導率和有機材料低熱導率的特點相結(jié)合，同時不會因為電導率的提升降低塞貝克系數(shù)(Qin Yao,LidongChen,et al,ACS NANO,2010,4(4):2445-2451)。由于聚苯胺具有質(zhì)量輕易攜帶、容易合成、原料便宜的優(yōu)點，研究人員開始研發(fā)聚苯胺-碳納米管復合熱電材料。然而，現(xiàn)已制備出的聚苯胺-碳納米管熱電復合材料具有柔韌性不足、折疊性能差的缺點限制了其作為可穿戴、便攜式器件的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種柔性的碳納米管-聚苯胺熱電器件的制備方法，該方法工藝簡單、成本低廉，所制備的熱電轉(zhuǎn)換器件既具有有機熱電材料優(yōu)異的柔韌性，可用于制備便攜式的電子器件的能量供給。

本發(fā)明的一種柔性的碳納米管-聚苯胺熱電器件的制備方法，包括：

(1)將碳納米管和十二烷基苯磺酸鈉加入到HCl溶液中，超聲，細胞粉碎，然后加入苯胺，超聲，冰浴條件下攪拌，得到碳納米管-苯胺分散液；將過硫酸銨溶于HCl溶液后滴加到攪拌中的碳納米管-苯胺分散液中，反應(yīng)6～12h，得到碳納米管-聚苯胺分散液；

(2)將織物放入氫氧化鈉溶液中60～100℃加熱10～120min，然后放入60～90℃水中攪拌10～120min，取出，烘干，浸漬到步驟(1)中的碳納米管-聚苯胺分散液中，超聲，烘干，重復織物浸漬、烘干的步驟；

(3)將步驟(2)中烘干得到的織物切成矩形長條，交替固定在柔性基底上，采用導電纖維將矩形長條進行并聯(lián)，即得柔性的碳納米管-聚苯胺熱電器件。

所述步驟(1)中十二烷基苯磺酸鈉與碳納米管質(zhì)量比值為1～10，苯胺與碳納米管質(zhì)量比值為0.1～10。

所述步驟(1)中HCl溶液的濃度為0.1～10mol/L；碳納米管在HCl溶液中的濃度為0.1～1mg/mL。

所述步驟(1)中過硫酸銨與苯胺的質(zhì)量比值為1～5。

所述步驟(1)中超聲的時間為10～120min，細胞粉碎的時間為30～120min；加入苯胺后的超聲時間為10～60min。