论文部分内容阅读
热电材料利用固体内部载流子运动实现热能与电能的直接相互转化，是一种环境友好型能源材料，广泛应用于废热回收、制冷技术、可穿戴电子等多个领域。近些年来，有机-无机复合热电材料由于具有质轻、柔性好、性能可控等优点受到越来越多的关注。具有典型一维纳米结构的碳纳米管则是最具发展前景的无机填料之一。制备碳纳米管基复合热电材料为高性能热电材料的研发开辟了新途径。 本论文以单壁碳纳米管(SWCNT)基复合材料为研究体系，设计制备了两类复合热电材料，并对材料的热电性能进行优化。主要包括以下两部分: 一、以碲(Te)和聚（3，4-乙烯二氧噻吩）(PEDOT)形成的二元复合体系为基础，构建Te/PEDOT/SWCNT三元复合体系。在系统研究了PEDOT的形貌、含量对Te/PEDOT二元复合材料热电性能的影响后，选用性能稳定的Te/PEDOT（无定型结构）作为三元体系的组分之一。通过传统的溶液混合的方法制备Te/PEDOT/SWCNT三元复合热电材料。与二元体系相比，其热电性能明显提升。随后，采用不同的化学试剂，对Te/PEDOT/SWCNT三元复合热电薄膜后处理，进一步优化其热电性能。当SWCNT含量为10wt％、用H2SO4溶液处理20min后，复合材料的热电性能达到最优，功率因子(PF)为41.1±2.9μW m-1K-2。 二、不同于传统有机-无机复合热电材料中的有机组分，以有机小分子化合物苯乙炔铜(PhC2Cu)为研究对象，与单壁碳纳米管复合制备柔性热电薄膜材料。由于苯乙炔铜具有特殊的机械变色性能，在施加机械作用力（研磨、挤压等）后变色。因此，为了系统研究苯乙炔铜的机械变色性能对复合体系热电性能的影响，分别制备了苯乙炔铜（研磨前）/单壁碳纳米管、苯乙炔铜（研磨后）/单壁碳纳米管柔性薄膜。室温下最大的功率因子达到200.2±10.9μW m-1K-2，为构建新型有机小分子-无机复合热电材料提供了参考。