[發(fā)明專利]一種復(fù)合熱電材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910357058.4
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110265541A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張嘉恒;麥成康;王振元;王濱燊
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）
• 主分類號: H01L35/22
• 分類號: H01L35/22;H01L35/24;H01L35/34
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發(fā)明公開了一種復(fù)合熱電材料及其制備方法。其中，所述復(fù)合熱電材料制備方法包括步驟：將碳納米管和聚氟代苯并二呋喃二酮加入到球磨機中進行球磨處理，得到復(fù)合粉末；將所述復(fù)合粉末進行冷壓處理，得到復(fù)合熱電材料。本發(fā)明所述復(fù)合熱電材料的制備方法在制備過程中不使用有機溶劑，是一種環(huán)保、低成本、工藝簡單、適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的方法，并且所制備得到的復(fù)合熱電材料具有良好的熱電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱電材料領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合熱電材料及其制備方法。

背景技術(shù)

一直以來，能源支撐著人類的工業(yè)生產(chǎn)與日常生活。目前的能源主要是來自于化石燃料，化石燃料燃燒產(chǎn)生熱能，通過一系列轉(zhuǎn)變，最終轉(zhuǎn)換成電能便于使用和儲存。其中，熱電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能直接相互轉(zhuǎn)換的能源材料。因此，制備一種高性能的熱電材料，會節(jié)省很多化石燃料，對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

熱電材料作為一種極具潛力的新型能源材料，已經(jīng)在諸多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。由于熱電材料及由其所制備的熱電器件符合綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念，近年來已經(jīng)成為國際材料領(lǐng)域的研究熱點。隨著全球材料科學(xué)的不斷發(fā)展以及材料加工和分析技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的逐漸成熟和多樣化，設(shè)計和制備應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛和應(yīng)用價值更高的熱電材料的可能性也大大提高。許多新型熱電材料的出現(xiàn)，如納米超晶格熱電材料(材料導(dǎo)報，2002，16：16-18)、“聲子玻璃電子晶體”型熱電材料(高技術(shù)通訊，2001，5：104-108)、氧化物熱電材料(材料導(dǎo)報，2004，18：26-29；材料導(dǎo)報，2004，18：270-272)等等，更加讓研究者看到了熱電材料的廣闊前景。

聚合物熱電材料主要為具有離域的π電子共軛體系的導(dǎo)電高分子，也稱作導(dǎo)電聚合物，具有非常豐富的電子能帶結(jié)構(gòu)，有金屬或者半導(dǎo)體的電子性質(zhì)。從1977年聚乙炔薄膜被發(fā)現(xiàn)，其后經(jīng)過AsF₅或碘等受體摻雜，使其電導(dǎo)率可以從1.0×10^-6S/cm提高到1.0×10³S/cm(近9個數(shù)量級)，從此導(dǎo)電聚合物作為一類新材料引起了科學(xué)家們廣泛的關(guān)注，在全世界掀起了研究熱潮。

然而，傳統(tǒng)聚合物熱電材料的熱電轉(zhuǎn)換效率仍然很低，一般通過摻雜來改善它們的性能，然而這種方式對材料熱電性能提高的效果有限，往往還需要通過調(diào)控聚合物的分子結(jié)構(gòu)來提高性能，以滿足實際應(yīng)用需求。碳納米管(CNT)，具有優(yōu)良的電傳導(dǎo)、熱傳導(dǎo)和機械性能。Yu等于2008年首次報道了在CNT-聚合物復(fù)合熱電材料中，隨著CNT含量的增加，復(fù)合材料電導(dǎo)率顯著增大，而Seebeck系數(shù)和熱導(dǎo)率的變化卻并不明顯(Nano Letters 2008，8：4428)。目前，制備CNT-導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的主要方法是原位聚合法、溶液混合法、澆鑄法，但這些方法需要使用大量有機溶劑，導(dǎo)致這些方法存在環(huán)境污染、成本高、工藝復(fù)雜的問題。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合熱電材料及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有復(fù)合熱電材料制備方法存在環(huán)境污染、成本高、工藝復(fù)雜以及制備得到復(fù)合熱電材料熱電性能不高的問題。

一種復(fù)合熱電材料的制備方法，其中，包括步驟：

將碳納米管和聚氟代苯并二呋喃二酮加入到球磨機中進行球磨處理，得到復(fù)合粉末；

將所述復(fù)合粉末進行冷壓處理，得到復(fù)合熱電材料。

所述的復(fù)合熱電材料的制備方法，其中，在所述球磨處理后，還包括：將球磨處理后的粉末進行洗滌處理、離心處理和干燥處理。

所述的復(fù)合熱電材料的制備方法，其中，所述球磨處理采用的磨球為氧化鋯磨球。

所述的復(fù)合熱電材料的制備方法，其中，所述球磨處理的球料比為5:1-10:1。

所述的復(fù)合熱電材料的制備方法，其中，所述氧化鋯磨球的直徑為2mm。