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化学学院裴坚-王婕妤课题组在聚合物热电材料的

作者: 学校简介  发布:2019-08-15

热电器件是采取半导体收音机的热电效应落成热能和电能之间直接转变的半导体收音机器件,其在最佳条件下的热量发电、微区域局地温度调节等领域具备非常重要的应用。有机聚合物热电材质因其低热导率、可溶液加工以及轻薄柔性等特色在新一代热电器件中有着巨大的采纳价值。可是,聚合物热电器件中须求的另五成—— n型聚合物热电材料的切磋进展较为迟缓,热电质量广泛低于p型热电材料。怎么着通过n型聚合物分子结构的精雕细刻来拉长热电质量是聚合物热电材料领域商讨的要害。

北京高校化学与成职员和工人程大学裴坚-王婕妤课题组与中中科院化学所朱道本、狄重安合营,设计算与发放展了给体片段以氟原子修饰的n型给受体聚合物热电质地,利用聚合物链间的给受体相互功用维持聚合物的电子迁移率,通过引进氟原子增添聚合物的电子亲和性以拉长n掺杂效能,两个的一道效应急剧进步了聚合物的n型电导率。通过进一步提升聚合物的塞Beck周全,合营团队成功将n型给受体聚合物的热电品质升高四个数据级,引入氟原子聚合物的n型电导率进步至1.3 S/cm,功率因子进步至4.6 μW/mK2,是现阶段n型给受体聚合物热电材质的一级性能。

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“给体修饰”n型给受体聚合物的化学结商谈热电质量

裴坚-王婕妤课题组经过对聚合物在混合状态下的电子顺磁共振谱、紫外光电子能谱和X射线光电子能谱的特性申明了氟原子的引入进步了聚合物的n掺杂技艺。场效应晶体管器件结果则申明氟原子的引进升高了聚合物在n掺杂状态下的电子迁移率。那多头的协同效应使得该聚合物的电导率相比较未有引进氟原子的聚合物进步了1000倍。其余,掠入射X射线衍射、原子力显微镜以及导电原子力显微镜实验求证氟原子的引进改变了聚合物的成员排列,升高了聚合物与掺杂剂的混溶性,使聚合物从“局地掺杂”状态调换为“均匀掺杂”状态,进而保持了掺杂聚合物较高的n型塞Beck周到。

综上,那个新式探讨进展证明,比较本征状态下的性质,聚合物在混合状态下的电学品质和微纳结构对其热电性能的震慑越来越入眼。而给体片段上的氟原子修饰在有效增长聚合物的n掺杂效能的前提下,能够增进掺杂聚合物的电子迁移率、立异聚合物与掺杂剂的混溶性,进而小幅度进步聚合物的n型热电质量。此“给体修饰”的安插性战略较为轻巧,可以拓展到数码非常多的其他n型给受体聚合物的热电性质商讨在那之中,有极大希望十分的大拓展n型热电聚合物家族。

该研商工作以“Enhancing the n‐Type Conductivity and Thermoelectric Performance of Donor–Acceptor Copolymers through Donor Engineering”为题公布在材质与工程科学领域拔尖期刊Advanced Materials上,诗歌的首先我为北大化学与成职员和工人程高校博士生杨驰远。在过去的几年中,课题组在聚合物热电材质的商讨收获一种类进行,相关商量成果公布在Advanced Electronic Materials, 2017, 11, 1700164;ACS applied materials & interfaces, 2016, 8, 24737;Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 6979.。

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