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A IT House informou em 26 de julho que o Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências emitiu um comunicado de imprensa em 24 de julho, anunciando que os cientistas chineses fizeram progressos importantes na pesquisa de materiais termoelétricos orgânicos de alto desempenho. online na revista "Nature".

Antecedentes do projeto

Na década de 1970, a descoberta científica do poliacetileno dopado derrubou o entendimento tradicional de que "os plásticos não podem conduzir eletricidade", desencadeou um boom de pesquisa em materiais moleculares optoeletrônicos, deu origem à indústria eletrônica orgânica de diodos emissores de luz e deu origem à energia fotovoltaica orgânica. e transistores de efeito de campo orgânicos e outras direções de pesquisa de ponta, e também levou ao início do campo da termoeletricidade orgânica.

Entre eles, a pesquisa sobre termoeletricidade em sistemas poliméricos pode não apenas aprofundar ou mesmo mudar a compreensão das pessoas sobre o mecanismo de conversão termoelétrica de sistemas de materiais macios, mas também deverá atender à demanda urgente por energia acoplável na Internet das Coisas e na eletrônica vestível, que é de grande significado científico.

No entanto, em comparação com os sistemas de materiais termoelétricos existentes,Os materiais termoelétricos poliméricos há muito enfrentam o gargalo da baixa figura de mérito termoelétrico (ZT)., incapaz de atender aos principais requisitos de índice de geração de energia termoelétrica e aplicações de refrigeração de estado sólido, restringindo diretamente o rápido desenvolvimento do campo.

Descrição do Projeto

A equipe de pesquisa Zhu Daoben/Di Chongan do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências colaborou com o grupo de pesquisa de Zhang Deqing, o grupo de pesquisa de Zhao Lidong da Universidade Beihang e seis outras equipes de pesquisa no país e no exterior para propor e construir um polímero multi Material termoelétrico de heterojunção de período (PMHJ).

Este tipo de montagem molecular possui uma nanoestrutura ordenada periodicamente, na qual a espessura de ambos os polímeros é inferior a 10 nanômetros, a interface adjacente tem cerca de 2 camadas moleculares e possui características heterogêneas de volume.

A equipe de pesquisa utilizou dois polímeros, PDPPSe-12 e PBTTT, combinados com métodos de reticulação molecular para construir filmes PMHJ com diferentes características estruturais, revelando o efeito de tamanho e o efeito de reflexão difusa da interface de sua condutividade térmica.

Idéias de projeto da estrutura PMHJ e resultados de caracterização de espectrometria de massa de íons secundários de tempo de voo

O estudo descobriu que quando a espessura de cada polímero se aproxima do caminho livre médio do "fônon" do esqueleto conjugado, o espalhamento da interface é significativamente aumentado e a condutividade térmica da rede do filme é reduzida em mais de 70%, atingindo 0,1 W m- 1K-1 .

Filmes finos PMHJ de grandes áreas revestidos com solução e geração de energia flexível

Interface reconstruída de filmes PMHJ

Além disso, o filme PMHJ dopado (6,4,4) apresenta excelentes propriedades de transporte elétrico, com fator de potência de até 628 μW m-1 K-2 e valor de mérito termoelétrico de 1,28 a 368 K, atingindo o nível de materiais comerciais. O nível de desempenho termoelétrico na região da temperatura ambiente conduziu os materiais termoelétricos à base de plástico para a era ZT>1.0.

Importância do projeto

A pesquisa acima quebra as limitações cognitivas dos materiais termoelétricos poliméricos de alto desempenho existentes que não dependem da regulação do transporte de calor.Ele fornece um novo caminho para o desenvolvimento sustentável de materiais termoelétricos à base de plástico.

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