10.13801/j.cnki.fhclxb.20220307.002
MWCNT/PEDOT复合材料的微观结构和热电性能
热电转换技术能将大量的废弃热能转换为电能以重新利用,是一种绿色能源转换技术,可以有效提高能源利用效率,缓解煤炭、石油等主要化石类能源过度开采、使用带来的能源危机及环境污染问题,因此受到科研工作者的广泛关注,是近年来的研究热点.基于此,本文以电子型导电高聚物中机能较优的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)作为研究主体,通过化学原位氧化聚合将多壁碳纳米管(MWCNT)复合到载体中得到MWCNT/PEDOT复合材料.利用XRD、拉曼、TEM及正电子湮没寿命(PAL)等方法对MWCNT/PEDOT复合材料的形貌和微观结构进行了系统研究,研究表明:当MWCNT含量高于24.9wt％时,复合材料中出现MWCNT团聚现象,其分散性变差.同时,MWCNT/PEDOT复合材料的热电性能测试结果显示,未掺杂PEDOT的电导率仅为7.5 S·m-1,而MWCNT含量为30.1wt％时,该复合材料的电导率高达566.59 S·m-1,提高近76倍.同时,30.1wt％MWCNT/PEDOT的功率因子(814.3×10-4μW·(m·K2)-1)相对于未掺杂PEDOT(14.5×10-4μW·(m·K2)-1)提高约56倍,这主要是由于PEDOT分子链与MWCNT掺杂物间 π-π相互作用及MWCNT的高导电性.随着MWCNT含量的增加,PAL测试结果中第一寿命成分τ1(即正电子在材料中湮没的第一寿命成分)的下降证实了该复合材料中MWCNT与PEDOT间界面变小或者界面间相互作用减弱,导致其热导率相对于未掺杂PEDOT有一定的上升,但远远低于功率因子的升高.最终,该MWCNT/PEDOT复合材料的热电优值(即热电材料ZT值)由0.015×10-4升至0.45×10-4,增加了约30倍.结果表明:掺杂的高电导率MWCNT能够极大地提高PEDOT类电子型导电聚合物的热电性能.
热电复合材料、多壁碳纳米管、聚(3、4-乙烯二氧噻吩)、热电优值、热电转换技术
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O59;O631.2(应用物理学)
国家自然科学基金;国家自然科学基金
2023-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共12页
860-871
