[發(fā)明專利]一種優(yōu)化硒化銀/尼龍柔性復(fù)合薄膜熱電性能的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911036027.5
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN110828651B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡克峰;蔣聰;丁宇飛;童亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L35/34
• 分類號(hào): H01L35/34;H01L35/16;H01L35/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發(fā)明涉及一種優(yōu)化硒化銀/尼龍柔性復(fù)合薄膜熱電性能的制備方法，包括以下步驟：(1)以硒納米線為模板，在40℃下于乙二醇溶劑中與硝酸銀反應(yīng)，分離，得到硒化銀納米結(jié)構(gòu)；(2)再將硒化銀納米結(jié)構(gòu)分散于無水乙醇中，以尼龍濾膜為基底，抽濾，干燥后得到尼龍?硒化銀薄膜；(3)最后，對(duì)步驟(2)所得到的尼龍?硒化銀薄膜進(jìn)行熱壓處理，即得到目的產(chǎn)物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法可以制備高性能的柔性熱電薄膜，并以此薄膜制作高輸出性能熱電器件，為穿戴式電子器件供電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱電材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種優(yōu)化硒化銀/尼龍柔性復(fù)合薄膜熱電性能的制備方法。

背景技術(shù)

熱電材料是一類可以直接實(shí)現(xiàn)熱能和電能之間相互轉(zhuǎn)換的功能材料。熱電材料所制備的熱電發(fā)電和制冷器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、無需運(yùn)動(dòng)部件、無磨損、無噪音、無污染等優(yōu)點(diǎn)。熱電材料作為環(huán)境友好型材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。

熱電材料性能指標(biāo)一般用無量綱優(yōu)值ZT進(jìn)行衡量，其表達(dá)式如下：

ZT＝α²σT/κ其中：

α為Seebeck系數(shù)；σ為電導(dǎo)率；κ為熱導(dǎo)率；T為熱力學(xué)溫度。對(duì)于薄膜材料來說，經(jīng)常用功率因子PF(PF＝α²σ)來衡量其熱電性能。

柔性熱電材料在近幾年受到越來越多的關(guān)注并取得了一定的進(jìn)展，特別是有機(jī)熱電材料，但是由于有機(jī)材料存在空氣/熱穩(wěn)定性不佳、不易n型摻雜，熱電性能較低等不足，越來越多的關(guān)注投向于以柔性材料為襯底支撐無機(jī)材料的方法。

Ag₂Se屬于窄禁帶半導(dǎo)體(0℃，能隙為0.07eV)，在133℃存在相變。低溫相Ag₂Se具有正交結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體特性，高溫相Ag₂Se具有立方結(jié)構(gòu)，屬于超離子導(dǎo)體。其中，低溫相Ag₂Se具有高電導(dǎo)率、高塞貝克系數(shù)和低的熱導(dǎo)率，在室溫附近具有優(yōu)異的熱電性能。但是目前制備的大部分Ag₂Se材料都是非柔性，限制了其在柔性熱電材料上的應(yīng)用。

最近，中國專利CN 109293962 A中提出了一種制備高熱電性能硒化銀/尼龍柔性復(fù)合薄膜的方法，其在室溫下用濕化學(xué)的方式合成了均勻的硒化銀納米線(直徑約為65nm)，以柔性尼龍濾膜為基底，通過抽濾、熱壓的方式得到了具有一定柔性的硒化銀薄膜。該薄膜在室溫下的功率因子可達(dá)987μW m^-1K^-2，是目前報(bào)道的n型柔性熱電材料中的最高值之一。但是，該薄膜的熱電性能和已有的高性能塊體硒化銀的性能仍有一定差距，原因主要在于三個(gè)方面：(1)均勻納米線的燒結(jié)具有挑戰(zhàn)性，導(dǎo)致該熱壓薄膜為多孔結(jié)構(gòu)，致密度較低(相對(duì)密度70％)；(2)該薄膜的硒化銀晶粒在(00l)方向具有明顯的擇優(yōu)取向，而第一性原理計(jì)算表明在(00l)，(0l0)，(l00)三個(gè)方向中，(00l)方向的硒化銀晶粒具有最低的功率因子；(3)該薄膜的載流子濃度沒有達(dá)到優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種優(yōu)化硒化銀/尼龍柔性復(fù)合薄膜熱電性能的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種優(yōu)化硒化銀/尼龍柔性復(fù)合薄膜熱電性能的制備方法，包括以下步驟：

(1)以硒納米線為模板，在40℃下于乙二醇溶劑中與硝酸銀反應(yīng)，分離，得到硒化銀納米結(jié)構(gòu)；

(2)再將硒化銀納米結(jié)構(gòu)分散于無水乙醇中，以尼龍濾膜為基底，抽濾，干燥后得到尼龍-硒化銀薄膜；

(3)最后，對(duì)步驟(2)所得到的尼龍-硒化銀薄膜進(jìn)行熱壓處理，即得到目的產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，步驟(1)中，所述的硒納米線通過以二氧化硒為硒源，抗壞血酸為還原劑，合成得到。