梁子骐教授课题组在纳米复合热电材料研究上取得进展
发布时间:2016-11-14 

      热电材料是一种能实现热能和电能之间直接转换的清洁能源材料。有机-无机复合热电材料呈现出比传统无机或有机热电材料更为优异的性能。目前用于有机-无机复合材料的无机部分如碳基纳米材料、半导体热电纳米颗粒,然而价格更为低廉的同样具有高电导率的金属却鲜见报道。更为重要的是,现有绝大多数体系是p-型的,n-型则比较稀少,其功率因子(PF)和热电优值(ZT)也大大落后于p型体系,不利于高效热电元件的构筑。

      我系梁子骐教授团队与同济大学声子学与热能科学中心周俊研究员及美国加州大学圣塔芭芭拉分校Guillermo Bazan教授,成功制备了高性能n-型柔性聚合物-金属导体复合热电材料Ni/PVDF,揭示了组分-结构-性能的相关性,明晰了其中的电、热输运机制。此类复合材料弯曲性能优异,并可保持形变。通过在绝缘聚合物的架构中形成三维互穿的金属纳米线通道,电导率可高达4701 S/cm;Seebeck系数达到‒20.6 μV/K,接近于Ni块材的理论值。PF在室温和380 K分别达到200和220 μWm‒1 K‒2。同时,由于有机/无机组分间的较大的界面热阻及声子散射,获得较低的热导率(0.55 W m‒1 K‒1),因而实现高ZT值0.15@380 K。此PF和ZT值是目前n-型复合热电材料中最高之一。该工作首次证明了绝缘物和金属这两类本身不良的热电材料,复合后却呈现出优越的热电性能。

      该成果日前在线发表在国际权威期刊《先进材料》(Advanced Materials,影响因子18.960)上,题目为 “Bendable n-Type Metallic Nanocomposites with Large Thermoelectric Power Factor”。

      链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604752/full

 

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