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納米結構可控構筑聚合物及其復合熱電材料
發布時間:2019-04-02 作者:admin 點擊次數:
來源:高分子科學前沿|
近日,深圳大學陳光明教授與青島科技大學王新副教授等人在英國皇家化學會期刊 Journal of Materials Chemistry A 上發表綜述文章(Review Article),總結了通過納米結構可控構筑來調控并提高聚合物及其復合材料熱電性能的研究進展,并對該領域發展前景進行了展望。
熱電功能材料可以實現熱能和電能之間的直接相互轉換。在廢熱和低品質熱的回收與有效利用、局部冷卻、傳感和可穿戴電子設備等方面具有廣泛的潛在應用前景,例如為美國宇航局(NASA)發射的旅行者號空間探測器提供能源,已經在太空中運行了 40 余年。
 
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▲ 旅行者號空間探測器
 
對于熱電材料的研究已有近 200 年的歷史,但主要集中在無機熱電材料領域。近年來,尤其是近 5 年來,有機熱電材料由于其低導熱、質輕、易于溶液加工、分子結構高度可調可控和高柔性等特點,引起了人們的極大興趣,發表的相關論文數量急劇增加,出現了一些重要突破性進展和代表性綜述,已經發展成為材料領域的重要前沿課題之一。
有機聚合物熱電材料(主要是共軛聚合物)及其復合熱電材料是有機熱電材料的重要組成部分,近年來取得了重要進展,例如:發展了包括模板吸附-原位聚合、層-層組裝、納米結構可控構筑等的一系列材料制備方法,得到了多種具有優異熱電性能的高性能 p-型和 n-型材料柔性薄膜,改進了薄膜的面內導熱系數等熱電參數的測量方法與技術,提出了多種薄膜和纖維器件的組裝制備過程,并加深了對于聚合物及其復合熱電材料的制備原理和結構-熱電性能關系機理的理解。
本篇綜述旨在總結通過納米結構的可控構筑調控并提高聚合物及其復合材料熱電性能的研究進展。首先,作者簡要介紹了熱電材料,包括無機和有機熱電材料的研究背景。然后,分聚合物納米結構材料和聚合物復合納米結構材料兩個部分展開論述:以兩類典型的共軛聚合物 PEDOT 和 PPy 納米結構為例,著重介紹了熱電性能對聚合物材料納米結構的高度依賴性,以及通過后處理進一步調控其熱電性能;從聚合物納米結構包覆碳納米粒子構建三維網絡結構、聚合物納米結構/無機片層復合材料的層狀形貌、獨特“珊瑚狀”納米結構和聚合物納米結構/聚合物復合材料等納米結構形貌出發,概述了納米結構復合熱電材料的研究進展。最后,指出納米結構可控構筑是一種獲得高性能聚合物及其復合熱電材料的有效策略,并對該領域將來的研究方向提出了一些建議。

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