[發(fā)明專利]柔性復(fù)合熱電薄膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011551864.4
• 申請(qǐng)日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112670398B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何佳清;逯瑤;黃亦;林培堅(jiān);周毅;徐嘯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳熱電新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L35/34
• 分類號(hào): H01L35/34;H01L35/16;C01B19/04;C01G9/08;F25B21/02;G01K7/02;B82Y40/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 周慧云

本發(fā)明公開了一種柔性復(fù)合熱電薄膜及其制備方法和應(yīng)用，其中，該方法包括：將表面活性劑和銅鹽與多元醇混合加熱，即得到混合溶液；將銀源與混合溶液混合進(jìn)行反應(yīng)，即得到含有銀納米線的溶液；將含有銀納米線的溶液進(jìn)行固液分離和清洗，即得到銀納米線；將碲源、硒源和硫源中的至少之一與銀納米線、多元醇和還原劑混合進(jìn)行反應(yīng)，即得到含有銀基硫族化合物納米線的溶液；將含有銀基硫族化合物納米線的溶液進(jìn)行固液分離和清洗，即得到銀基硫族化合物納米線；將銀基硫族化合物納米線制成薄膜后熱壓處理，即得到柔性復(fù)合熱電薄膜。該方法簡(jiǎn)單溫和，高效節(jié)能，生產(chǎn)率高，可大批量生產(chǎn)，且通過該方法制備的柔性復(fù)合熱電薄膜具有優(yōu)異的熱電性能和柔性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱電納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性復(fù)合熱電薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，熱電材料和器件引起了越來越廣泛的關(guān)注，尤其是在可穿戴電子產(chǎn)品方面。通過將人體散發(fā)的熱量轉(zhuǎn)化為電能，柔性熱電器件能夠?yàn)槿嵝噪娮釉O(shè)備提供持久可靠的電源。與目前所使用的需要頻繁充電和更換的電池相比，熱電器件幾乎不需要維護(hù)和人為干擾，因而使熱電器件具有廣闊的應(yīng)用前景。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。因此，柔性熱電材料的開發(fā)及器件的制備是熱電領(lǐng)域的重要研究方向。

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＝S2σT/κ，其中：S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，S2σ為功率因子。

銀基硫族化合物(Ag₂S，Ag₂Se，Ag₂Te)是一類常見的高性能熱電材料，也是二元快離子導(dǎo)體材料。Ag₂S是人類發(fā)現(xiàn)的第一種快離子導(dǎo)體，其室溫相(α-Ag₂S)為單斜結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度超過455K時(shí)，變?yōu)轶w心立方相(β-Ag₂S)。Ag₂Se是一種n型熱電材料，其室溫相為四方相結(jié)構(gòu)(α-Ag₂Se)，當(dāng)溫度升至407K時(shí)，結(jié)構(gòu)從四方相轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎娇祀x子導(dǎo)體相(β-Ag₂Se)。Ag₂Te在室溫下為單斜相結(jié)構(gòu)(α-Ag₂Te)，其在溫度達(dá)到418K時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较?β-Ag₂Te)。

目前制備的銀硫族材料大多是非柔性，限制了其在柔性熱電材料上的應(yīng)用。一維納米材料具有小尺寸效應(yīng)和優(yōu)異的電荷傳輸特性，成為近年來熱電材料研究和應(yīng)用開發(fā)的熱點(diǎn)。目前有關(guān)制備Ag₂Se和Ag₂Te納米線的方法已有一些報(bào)道。然而，Ag₂S納米線的合成方法的文獻(xiàn)少之又少，并且制備這類銀硫族納米線缺少一種普適的合成方法。此外，銀族熱電材料的納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與合成工藝優(yōu)化將為開發(fā)柔性熱電器件提供一種新的途徑。

因此，適用于柔性熱電材料的Ag₂S納米線的合成方法有待進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種柔性復(fù)合熱電薄膜及其制備方法和應(yīng)用，該制備工藝簡(jiǎn)單溫和，高效節(jié)能，生產(chǎn)率高，可大批量生產(chǎn)，且通過該方法制備的柔性復(fù)合熱電薄膜具有優(yōu)異的熱電性能和柔性，可用于設(shè)計(jì)高性能溫差發(fā)電、電制冷及熱電傳感器等器件或柔性器件。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備柔性復(fù)合熱電薄膜的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述制備柔性復(fù)合熱電薄膜的方法包括：

(1)將表面活性劑和銅鹽與多元醇混合加熱，以便得到混合溶液；

(2)將銀源與所述混合溶液混合進(jìn)行反應(yīng)，以便得到含有銀納米線的溶液；

(3)將所述含有銀納米線的溶液進(jìn)行固液分離和清洗，以便得到銀納米線；