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IT House a rapporté le 26 juillet que l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences avait publié le 24 juillet un communiqué de presse annonçant que les scientifiques chinois avaient réalisé d'importants progrès dans la recherche de matériaux thermoélectriques organiques à haute performance et que les résultats de recherche pertinents avaient été publiés. en ligne dans le magazine "Nature".

Contexte du projet

Dans les années 1970, la découverte scientifique du polyacétylène dopé a bouleversé l'idée traditionnelle selon laquelle « les plastiques ne peuvent pas conduire l'électricité », a déclenché un boom de la recherche sur les matériaux moléculaires optoélectroniques, a donné naissance à l'industrie électronique des diodes électroluminescentes organiques et a donné naissance au photovoltaïque organique. et les transistors à effet de champ organiques et d'autres domaines de recherche de pointe, et ont également conduit au début du domaine de la thermoélectricité organique.

Parmi eux, la recherche sur la thermoélectricité dans les systèmes polymères peut non seulement approfondir, voire modifier la compréhension du mécanisme de conversion thermoélectrique des systèmes à matériaux souples, mais elle devrait également répondre à la demande urgente d'énergie connectable dans l'Internet des objets et l'électronique portable, qui revêt une grande importance scientifique.

Cependant, par rapport aux systèmes de matériaux thermoélectriques existants,Les matériaux thermoélectriques polymères sont depuis longtemps confrontés au goulot d’étranglement du faible facteur de mérite thermoélectrique (ZT)., incapable de répondre aux exigences d'indice de base des applications de production d'énergie thermoélectrique et de réfrigération à semi-conducteurs, limitant directement le développement rapide du domaine.

Description du projet

L'équipe de recherche Zhu Daoben/Di Chongan de l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences a collaboré avec le groupe de recherche de Zhang Deqing, le groupe de recherche de Zhao Lidong de l'Université de Beihang et six autres équipes de recherche nationales et étrangères pour proposer et construire un polymère multi Matériau thermoélectrique à hétérojonction à période (PMHJ).

Ce type d'assemblage moléculaire a une nanostructure périodiquement ordonnée, dans laquelle l'épaisseur des deux polymères est inférieure à 10 nanomètres, l'interface adjacente est constituée d'environ 2 couches moléculaires et présente des caractéristiques globalement hétérogènes.

L'équipe de recherche a utilisé deux polymères, PDPPSe-12 et PBTTT, combinés à des méthodes de réticulation moléculaire pour construire des films PMHJ présentant des caractéristiques structurelles différentes, révélant l'effet de taille et l'effet de réflexion diffuse d'interface de sa conductivité thermique.

Idées de conception de la structure du PMHJ et résultats de la caractérisation par spectrométrie de masse des ions secondaires à temps de vol

L'étude a révélé que lorsque l'épaisseur de chaque polymère s'approche du libre parcours moyen du « phonon » du squelette conjugué, la diffusion d'interface est considérablement améliorée et la conductivité thermique du réseau est réduite de plus de 70 %, atteignant 0,1 W m- 1K-1.

Films minces PMHJ de grande surface recouverts d'une solution et production d'énergie flexible

Interface reconstruite des films PMHJ

De plus, le film PMHJ dopé (6,4,4) présente d'excellentes propriétés de transport électrique, avec un facteur de puissance aussi élevé que 628 μW m-1 K-2 et un facteur de mérite thermoélectrique de 1,28 à 368 K, atteignant le niveau des matériaux commerciaux. Le niveau de performance thermoélectrique dans la région de température ambiante a propulsé les matériaux thermoélectriques à base de plastique dans l'ère ZT>1.0.

Importance du projet

La recherche ci-dessus brise les limitations cognitives des matériaux thermoélectriques polymères hautes performances existants qui ne reposent pas sur la régulation du transport de chaleur.Il ouvre une nouvelle voie pour le développement durable des matériaux thermoélectriques à base de plastique.

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