[發(fā)明專利]一種可拉伸多孔結(jié)構(gòu)的面外型熱電器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110630506.0
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113380941B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑤;王亞龍;鄧元
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種可拉伸多孔結(jié)構(gòu)的面外型熱電器件，其特征在于：該熱電器件由以下結(jié)構(gòu)組成：由導(dǎo)電布構(gòu)成的頂電極(1)和底電極(4)，由低熱導(dǎo)率的柔性多孔材料和熱電材料組成的p型熱電臂(2)和n型熱電臂(3)，由柔性可拉伸的高導(dǎo)熱薄膜(5)和高導(dǎo)熱的金屬界面層(6)組成的柔性高導(dǎo)熱基底；p型熱電臂(2)和n型熱電臂(3)通過銀漿與頂電極(1)和底電極(4)連接，使用銀漿可有效降低接觸電阻；底電極(4)通過導(dǎo)電布自身的膠面粘在高導(dǎo)熱薄膜(5)的上表面；金屬界面層(6)通過原位生長固定在高導(dǎo)熱薄膜(5)的下表面；

上述熱電器件所使用的p型熱電臂(2)和n型熱電臂(3)為聚氨酯/單壁碳納米管PU/SWCNT多孔材料，熱電材料SWCNT通過超聲技術(shù)包覆在柔性PU多孔材料表面，促使電熱分離；

p型熱電臂(2)的具體制備工藝如下：

稱量20mg的SWCNT粉末放入坩堝中，使用管式爐在氮?dú)夥諊逻M(jìn)行熱處理；60min內(nèi)將溫度從室溫升到400℃；在400℃下保溫20min；之后進(jìn)行自然冷卻，溫度降到室溫后取出SWCNT；

經(jīng)熱處理的SWCNT加入到50g的乙醇溶液中，進(jìn)行超聲分散30min，使SWCNT溶液充分分散；

將裁剪好的PU多孔立方塊3×3×5mm³放入分散好的SWCNT溶液中，繼續(xù)進(jìn)行超聲處理60min；之后將PU/SWCNT塊取出，在60℃的烘箱中干燥6h，得到具有低熱導(dǎo)率的p型熱電臂；

n型熱電臂(3)的具體制備工藝如下：

稱量50g的乙醇和0.1g的聚乙烯亞胺PEI，在磁力攪拌器上攪拌30min，使PEI分散在乙醇溶液中；稱量20mg的SWCNT倒入PEI-乙醇溶液中，磁力攪拌24h，使SWCNT氨基化；之后將攪拌過的SWCNT溶液進(jìn)行超聲分散30min，使SWCNT在溶液中充分分散；

將裁剪好的PU多孔立方塊3×3×5mm³放入溶液中，繼續(xù)進(jìn)行超聲處理60min；之后將PU/SWCNT塊取出，在60℃的烘箱中干燥6h，得到具有低熱導(dǎo)率的n型熱電臂；

上述熱電器件所使用的高導(dǎo)熱薄膜(5)為聚二甲基硅氧烷/氮化硼-四氧化三鐵PDMS/BN-Fe₃O₄，通過在高導(dǎo)熱的BN粉末表面合成磁性物質(zhì)Fe₃O₄，之后將PDMS溶液與BN-Fe₃O₄粉末混合，在磁場作用下進(jìn)行固化，使PDMS/BN-Fe₃O₄內(nèi)部的BN-Fe₃O₄微米片垂直于PDMS/BN-Fe₃O₄薄膜表面，進(jìn)一步提高PDMS/BN-Fe₃O₄面外熱導(dǎo)率；使PDMS/BN-Fe₃O₄同時具有拉伸性和面外熱導(dǎo)率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可拉伸多孔結(jié)構(gòu)的面外型熱電器件，其特征在于：制備順序為先制備柔性可拉伸的高導(dǎo)熱薄膜(5)，在高導(dǎo)熱薄膜(5)下表面原位生長金屬界面層(6)，將剪裁好的底電極(4)按照掩膜板粘在高導(dǎo)熱薄膜(5)上表面的固定位置，按照掩膜板在底電極(4)表面固定位置涂銀漿，將p型熱電臂(2)固定在底電極(4)表面固定位置的銀漿上，之后將n型熱電臂(3)固定在底電極(4)表面固定位置的銀漿上，將銀漿涂在頂電極(1)的固定位置，之后將涂有銀漿的頂電極(1)放置在p型熱電臂(2)和n型熱電臂(3)上表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可拉伸多孔結(jié)構(gòu)的面外型熱電器件，其特征在于：上述熱電器件通過底電極、p型熱電臂、n型熱電臂和頂電極進(jìn)行π型連接，形成多對熱電臂器件，其中p型熱電臂和n型熱電臂交叉連接，之間串聯(lián)，熱電臂尺寸為3×3×5mm³，熱電臂之間間距為2mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種可拉伸多孔結(jié)構(gòu)的面外型熱電器件，其特征在于：上述熱電器件所用的電極材料為導(dǎo)電布，導(dǎo)電布上表面為包覆有導(dǎo)電粒子的相互交織的紗線，下表面為導(dǎo)電膠；導(dǎo)電布自身具有柔性和可變形性，同時具有導(dǎo)電性；通過激光雕刻技術(shù)進(jìn)行電極尺寸的切割，導(dǎo)電布電極的尺寸為8×3mm²。