[發(fā)明專利]一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜、其制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110300340.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN113161472B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳忠明;楊彥滸;胡恩奎;陳詩樂;黃浩文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞理工學(xué)院
• 主分類號(hào): H10N10/856
• 分類號(hào): H10N10/856;H10N10/01
• 代理公司: 東莞恒成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44412
• 代理人: 韓丹

本發(fā)明涉及有機(jī)熱電材料領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜，所述柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜包括碳納米管、有機(jī)共軛聚合物；所述柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜由碳納米管和有機(jī)共軛聚合物經(jīng)過分散、真空抽濾制得。本發(fā)明提供一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜，綠色環(huán)保，還具有較高的熱電性能，可高效將熱能轉(zhuǎn)化為電能，長效穩(wěn)定；本發(fā)明還提供一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜的制備方法，其步驟簡單、容易實(shí)際操作和實(shí)現(xiàn)，故可廣泛應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)化生產(chǎn)當(dāng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)熱電材料領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜、其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來隨著傳統(tǒng)能源的日漸匱乏，研發(fā)清潔可持續(xù)的新能源成為當(dāng)下的一大熱點(diǎn)。在這期間，熱電材料具有將自然界中大量存在的熱能轉(zhuǎn)化為電能的能力，其轉(zhuǎn)化的效率可由ZT＝S²σT/κ表示，其中S代表Seebeck系數(shù)(塞貝克系數(shù))、σ代表導(dǎo)電系數(shù)、κ代表導(dǎo)熱性。通常認(rèn)為只有當(dāng)ZT大于1時(shí)才具有實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的無機(jī)熱點(diǎn)材料在經(jīng)過大量研究報(bào)告后雖然已達(dá)到了此數(shù)值，但是其因?yàn)椴牧系膬r(jià)格昂貴、稀缺以及具有毒性等因素而導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用受到限制；與此相比，近些年來有機(jī)熱電材料因其具有來源廣、易合成、輕便且具有較高柔韌性等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛研究學(xué)者的注意。除此之外，由大量數(shù)據(jù)顯示有機(jī)熱電材料還具有較低的導(dǎo)熱性，故通常情況下亦可用PF＝S²σ，及功率因子來表征其材料的熱電性能。

在有機(jī)熱電材料的研究中發(fā)現(xiàn)，通過將N,N-二-(2-戊基)苝二酰亞胺與特定的無機(jī)材料，如石墨烯、單壁單壁碳納米管以及其他金屬材料等進(jìn)行混合摻雜可以突破以往Seebeck系數(shù)(塞貝克系數(shù))與導(dǎo)電系數(shù)的高度關(guān)聯(lián)，使得在復(fù)合材料的這兩個(gè)參數(shù)得到同時(shí)的提高。同時(shí)，進(jìn)一步地研究亦表示，合理的溶劑以及合成途徑可以顯著促進(jìn)材料熱電性能的提升。通過調(diào)節(jié)單壁單壁碳納米管與聚合物之間的界面結(jié)合，可以有效的改變材料的熱電性能。故在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地探索有機(jī)熱電復(fù)合材料的簡易合成步驟有助于推動(dòng)其在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜，綠色環(huán)保，還具有較高的熱電性能，可高效將熱能轉(zhuǎn)化為電能，長效穩(wěn)定。

本發(fā)明還提供一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜的制備方法，其步驟簡單、容易實(shí)際操作和實(shí)現(xiàn)，故可廣泛應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)化生產(chǎn)當(dāng)中。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜，所述柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜包括碳納米管、有機(jī)共軛聚合物；所述柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜由碳納米管和有機(jī)共軛聚合物經(jīng)過分散、真空抽濾制得。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述碳納米管為單壁碳納米管。

對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)為，所述有機(jī)共軛聚合物為N,N-二-(2-戊基)苝二酰亞胺。

一種柔性有機(jī)熱電復(fù)合薄膜的制備方法，包括如下步驟：

將單壁碳納米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亞胺分別按一定配比精確稱取，并分別裝于帶蓋玻璃瓶子中；

向分別裝有單壁碳納米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亞胺的帶蓋玻璃瓶子中均加入一定體積的純乙醇溶液，旋緊蓋子后進(jìn)行超聲處理一段時(shí)間后得到充分分散的溶液；

將分散好的單壁碳納米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亞胺進(jìn)行混合后重新超聲共振或?qū)⒎稚⒑玫膯伪谔技{米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亞胺分別進(jìn)行抽濾；

將濾紙置于抽濾裝置上，用純乙醇溶液先潤濕濾紙，隨后打開真空抽濾機(jī)使濾瓶內(nèi)部壓力下降；將分散好試劑進(jìn)行真空抽濾；待抽濾完成后，將濾紙取下；

趁濾紙未干之前，將所復(fù)合而成的薄膜從濾紙上剝離；用兩片稱量紙包裹薄膜并用玻璃皿壓實(shí)，自然風(fēng)干一晚上或放置烘箱中烘干2h。