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IT House informó el 26 de julio que el Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China emitió un comunicado de prensa el 24 de julio, anunciando que los científicos chinos han logrado avances importantes en la investigación de materiales termoeléctricos orgánicos de alto rendimiento. online en la revista "Naturaleza".

Antecedentes del proyecto

En la década de 1970, el descubrimiento científico del poliacetileno dopado anuló la comprensión tradicional de que "los plásticos no pueden conducir electricidad", desató un auge de la investigación en materiales moleculares optoelectrónicos, dio origen a la industria electrónica de diodos emisores de luz orgánicos y dio origen a la energía fotovoltaica orgánica. y transistores orgánicos de efecto de campo y otras direcciones de investigación de vanguardia, y también condujo al inicio del campo de la termoelectricidad orgánica.

Entre ellos, la investigación sobre termoelectricidad en sistemas poliméricos no sólo puede profundizar o incluso cambiar la comprensión de la gente sobre el mecanismo de conversión termoeléctrica de los sistemas de materiales blandos, sino que también se espera que satisfaga la demanda urgente de energía conectable en el Internet de las cosas y la electrónica portátil, que es de gran importancia científica.

Sin embargo, en comparación con los sistemas de materiales termoeléctricos existentes,Los materiales termoeléctricos poliméricos se han enfrentado durante mucho tiempo al cuello de botella de una figura de mérito termoeléctrica (ZT) baja., incapaz de cumplir con los requisitos del índice básico de la generación de energía termoeléctrica y las aplicaciones de refrigeración de estado sólido, lo que restringe directamente el rápido desarrollo del campo.

Descripción del Proyecto

El equipo de investigación Zhu Daoben/Di Chongan del Instituto de Química de la Academia China de Ciencias, colaboró ​​con el grupo de investigación de Zhang Deqing, el grupo de investigación de Zhao Lidong de la Universidad de Beihang y otros seis equipos de investigación nacionales y extranjeros para proponer y construir un polímero multi -Material termoeléctrico de heterounión de período (PMHJ).

Este tipo de ensamblaje molecular tiene una nanoestructura periódicamente ordenada, en la que el espesor de ambos polímeros es inferior a 10 nanómetros, la interfaz adyacente tiene aproximadamente 2 capas moleculares y tiene características heterogéneas en masa.

El equipo de investigación utilizó dos polímeros, PDPPSe-12 y PBTTT, combinados con métodos de reticulación molecular para construir películas PMHJ con diferentes características estructurales, revelando el efecto de tamaño y el efecto de reflexión difusa de la interfaz de su conductividad térmica.

Ideas de diseño de la estructura PMHJ y resultados de caracterización de espectrometría de masas de iones secundarios de tiempo de vuelo

El estudio encontró que cuando el espesor de cada polímero se aproxima al camino libre medio "fonón" del esqueleto conjugado, la dispersión de la interfaz aumenta significativamente y la conductividad térmica reticular de la película se reduce en más del 70%, alcanzando 0,1 W m- 1K-1.

Películas delgadas PMHJ de gran superficie recubiertas con solución y generación de energía flexible

Interfaz reconstruida de películas PMHJ.

Además, la película PMHJ dopada (6,4,4) exhibe excelentes propiedades de transporte eléctrico, con un factor de potencia de hasta 628 μW m-1 K-2 y un factor de mérito termoeléctrico de 1,28 a 368 K, alcanzando el nivel de materiales comerciales. El nivel de rendimiento termoeléctrico en la región de temperatura ambiente ha llevado a los materiales termoeléctricos a base de plástico a la era ZT>1.0.

Importancia del proyecto

La investigación anterior rompe las limitaciones cognitivas de los materiales termoeléctricos poliméricos de alto rendimiento existentes que no dependen de la regulación del transporte de calor.Proporciona un nuevo camino para el desarrollo sostenible de materiales termoeléctricos a base de plástico.

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