[發明專利]一種n型柔性熱電薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201910482359.X
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN110311031A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 杜飛鵬;彭曉曦;張云飛;喬玄
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34;H01L35/24;H01L35/08
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 徐琪琦

本發明涉及n型柔性熱電薄膜及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：S1、將聚乙烯亞胺和全氟磺酸樹脂溶解在液體溶劑中，并在溶劑中加入碳納米管或石墨烯后混合均勻，得到混合溶液；S2、使步驟S1得到的所述混合溶液在基底上成膜后干燥，獲得n型柔性熱電薄膜。本發明所述制備方法將聚乙烯亞胺與全氟磺酸樹脂加入到碳納米材料中，通過所述聚乙烯亞胺修飾所述碳納米管以使所述碳納米管獲得n型熱電性能，全氟磺酸樹脂添加到所述碳納米管中，增加了所述碳納米管的緊密程度，從而提高了所述碳納米管的電導率，以使采用本發明所述制備方法制成的n型柔性熱電薄膜具有較高的熱電性能。

技術領域

本發明涉及n型熱電材料，特別涉及一種n型柔性熱電薄膜及其制備方法。

背景技術

n型碳納米熱電薄膜在空氣中時，空氣中的氧易吸附到材料的微結構中，使載流子的類型發生了改變，最終使n型熱電薄膜向p型熱電薄膜轉變，因n型碳納米材料由于其空氣穩定性較低，熱電性能較差，開發和研究較少。

當p型碳納米材料用于制備n型材料時，需要通過與聚吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亞胺(PEI)、三苯基膦等具有電子供體基團的聚合物或分子復合來獲得n型特征，但是這種復合盡管能獲得n型熱電薄膜，所獲得的n型熱電薄膜熱電性能差。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的主要目的是提供一種具有高空氣穩定性的n型柔性熱電薄膜，其采用的技術方案為：

一種n型柔性熱電薄膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、將聚乙烯亞胺和全氟磺酸樹脂(Nafion)溶解在液體溶劑中，并在溶劑中加入碳納米管或石墨烯后混合均勻，得到混合溶液；

S2、使步驟S1得到的所述混合溶液在基底上成膜后干燥，獲得n型柔性熱電薄膜。

步驟S2中干燥溫度為50-60℃。

優選地，步驟S1中所述混合溶液中所述聚乙烯亞胺的濃度為0.03-0.05vol％。

所述混合溶液中的聚乙烯亞胺的濃度為0.03％-0.05vol％時，所述混合溶液成膜并干燥后可獲得表面均勻平整，有良好的自支撐性能，可反復彎曲的n型柔性熱電薄膜。

優選地，所述聚乙烯亞胺、所述全氟磺酸樹脂與所述碳納米管或石墨烯的質量比為1:1-2:3-8。

優選地，所述溶劑為水或乙醇。

優選地，所述碳納米管為多壁碳納米管或單壁碳納米管。

優選地，所述基底為濾膜或PET膜。

步驟S1中得到的混合溶液可通過抽濾在濾膜上成膜，所述濾膜可以是聚四氟乙烯濾膜，或步驟S1中得到的混合溶液可通過涂抹在PET上成膜。

優選地，還包括步驟S3，所述步驟S3為將步驟S2中獲得的所述n型柔性熱電薄膜進行退火處理。

本發明中，退火溫度為100-130℃，退火時間10-30min。

退火處理后的所述熱電薄膜的空氣穩定性增加。

本發明所述制備方法將聚乙烯亞胺與全氟磺酸樹脂加入到碳納米材料中，通過所述聚乙烯亞胺修飾所述碳納米管以使所述碳納米管獲得n型熱電性能，全氟磺酸樹脂添加到所述碳納米管中，增加了所述碳納米管的緊密程度，從而提高了所述碳納米管的電導率，以使采用本發明所述制備方法制成的n型柔性熱電薄膜具有優異的熱電性能。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明如后。

具體實施方式