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IT하우스는 중국과학원 화학연구소가 24일 보도자료를 통해 중국 과학자들이 고성능 유기열전재료 연구에서 중요한 진전을 이뤘다고 밝혔다고 26일 보도했다. 잡지 "Nature"에서 온라인으로.

프로젝트 배경

1970년대 도핑된 폴리아세틸렌의 과학적 발견은 '플라스틱은 전기를 전도할 수 없다'는 전통적인 이해를 뒤엎고, 광전자 분자재료 연구 붐을 일으키고, 유기발광다이오드 전자산업을 탄생시켰으며, 유기태양전지를 탄생시켰다. 및 유기 전계 효과 트랜지스터 및 기타 최첨단 연구 방향을 제시했으며 유기 열전 분야의 시작을 이끌었습니다.

그 중 고분자 시스템의 열전 연구는 연성 소재 시스템의 열전 변환 메커니즘에 대한 사람들의 이해를 심화시키거나 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 사물 인터넷과 웨어러블 전자 기기에서 부착 가능한 에너지에 대한 긴급한 수요를 충족시킬 수 있을 것으로 기대됩니다. 과학적인 의미가 크다.

하지만 기존 열전재료 시스템과 비교하면,고분자 열전 재료는 오랫동안 낮은 열전 성능 지수(ZT)의 병목 현상에 직면해 왔습니다., 열전 발전 및 고체 냉동 애플리케이션의 핵심 지수 요구 사항을 충족할 수 없어 해당 분야의 급속한 발전을 직접적으로 제한합니다.

프로젝트 설명

중국과학원 화학연구소 Zhu Daoben/Di Chongan 연구팀은 Zhang Deqing의 연구 그룹, Beihang University의 Zhao Lidong의 연구 그룹 및 국내외 6개 연구팀과 협력하여 고분자 멀티를 제안하고 구축했습니다. -PMHJ(주기 이종 접합) 열전 재료.

이러한 유형의 분자 집합체는 주기적으로 정렬된 나노구조를 가지며, 두 폴리머의 두께는 10나노미터 미만이고 인접한 경계면은 약 2분자층이며 벌크 이질적인 특성을 갖습니다.

연구팀은 PDPPSe-12와 PBTTT라는 두 가지 폴리머를 분자 가교 방법과 결합하여 서로 다른 구조적 특성을 갖는 PMHJ 필름을 구성하여 열전도도의 크기 효과와 계면 확산 반사 효과를 밝혔습니다.

PMHJ 구조의 설계 아이디어 및 비행 시간 2차 이온 질량 분석 특성 분석 결과

연구에 따르면 각 고분자의 두께가 공액 골격의 "포논" 평균 자유 경로에 접근하면 계면 산란이 크게 향상되고 필름의 격자 열전도도가 70% 이상 감소하여 0.1Wm-에 도달하는 것으로 나타났습니다. 1K-1 .

용액 코팅된 대면적 PMHJ 박막 및 유연한 발전

PMHJ 필름의 재구성된 인터페이스

또한, 도핑된 (6,4,4) PMHJ 필름은 628μWm-1K-2의 높은 역률과 368K에서 1.28의 열전 성능 지수로 우수한 전기 수송 특성을 나타내어 368K 수준에 도달합니다. 상온 영역에서의 열전 성능 수준은 플라스틱 기반 열전 재료를 ZT>1.0 시대로 이끌었습니다.

프로젝트의 중요성

위 연구는 열전달 조절에 의존하지 않는 기존 고성능 고분자 열전재료의 인지적 한계를 깨뜨렸다.플라스틱 기반 열전재료의 지속가능한 개발을 위한 새로운 길을 제시합니다.

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