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深圳大学陈光明等综述:纳米结构可控构筑聚合物及其复合热电材料

   日期:2019-01-10     来源:高分子科学前沿    浏览:326    评论:0    
核心提示:近日,深圳大学陈光明教授与青岛科技大学王新副教授等人在英国皇家化学会期刊 Journal of Materials Chemistry A 上发表综述文章(Review Article),总结了通过纳米结构可控构筑来调控并提高聚合物及其复合材料热电性能的研究进展。

 

作者分别从纳米结构的构筑制备方法、材料的形貌结构以及热电性能的调控等方面,介绍了聚合物热电材料及其复合热电材料的相关研究结果。最后,作者对该领域将来的研究方向提出了一些建议,并对其前景进行了展望。

 

  • 热电材料

热电功能材料可以实现热能和电能之间的直接相互转换。在废热和低品质热的回收与有效利用、局部冷却、传感和可穿戴电子设备等方面具有广泛的潜在应用前景,例如为美国宇航局(NASA)发射的旅行者号空间探测器提供能源,已经在太空中运行了 40 余年。

 

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▲ 旅行者号空间探测器

 

对于热电材料的研究已有近 200 年的历史,但主要集中在无机热电材料领域。近年来,尤其是近 5 年来,有机热电材料由于其低导热、质轻、易于溶液加工、分子结构高度可调可控和高柔性等特点,引起了人们的极大兴趣,发表的相关论文数量急剧增加,出现了一些重要突破性进展和代表性综述,已经发展成为材料领域的重要前沿课题之一。

 

有机聚合物热电材料(主要是共轭聚合物)及其复合热电材料是有机热电材料的重要组成部分,近年来取得了重要进展,例如:发展了包括模板吸附-原位聚合、层-层组装、纳米结构可控构筑等的一系列材料制备方法,得到了多种具有优异热电性能的高性能 p-型和 n-型材料柔性薄膜,改进了薄膜的面内导热系数等热电参数的测量方法与技术,提出了多种薄膜和纤维器件的组装制备过程,并加深了对于聚合物及其复合热电材料的制备原理和结构-热电性能关系机理的理解。

 

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本篇综述旨在总结通过纳米结构的可控构筑调控并提高聚合物及其复合材料热电性能的研究进展。首先,作者简要介绍了热电材料,包括无机和有机热电材料的研究背景。然后,分聚合物纳米结构材料和聚合物复合纳米结构材料两个部分展开论述:以两类典型的共轭聚合物 PEDOT 和 PPy 纳米结构为例,着重介绍了热电性能对聚合物材料纳米结构的高度依赖性,以及通过后处理进一步调控其热电性能;从聚合物纳米结构包覆碳纳米粒子构建三维网络结构、聚合物纳米结构/无机片层复合材料的层状形貌、独特“珊瑚状”纳米结构和聚合物纳米结构/聚合物复合材料等纳米结构形貌出发,概述了纳米结构复合热电材料的研究进展。最后,指出纳米结构可控构筑是一种获得高性能聚合物及其复合热电材料的有效策略,并对该领域将来的研究方向提出了一些建议。

 

基金资助:国家自然科学基金面上项目:微纳米结构PEDOT/碳纳米粒子复合材料的制备、热电性能与机理研究 (51573190)。

 

通讯作者简介

 

 

陈光明

深圳大学 材料学院 特聘教授

 

教育与工作经历

1994 年在北京理工大学获学士学位,1997 年和 2000 年在中科院化学所分别获理学硕士和博士学位,2000 年至 2002 年在日本国家材料科学研究所 (NIMS) 作 STA Fellow(2001 年并入 JSPS Fellow),2002 年 9 月回到中科院化学所工作。2018 年入职深圳大学,被聘为特聘教授。2017 年入选英国皇家化学会会士(Fellow of RSC)。

 

研究兴趣

聚合物及其复合热电材料、聚合物纳米复合水凝胶、有机/无机复合材料。

 

 

王 新

青岛科技大学 高分子科学与工程学院 副教授

 

教育与工作经历

1993 年和 1997 年在青岛化工学院分别获学士与硕士学位,2001 年在中科院化学所获理学博士学位。2001 年 8 月进入青岛科技大学工作至今。期间 2004 年 8 月-2005 年 8 月,在韩国 Chonbuk National University 从事博士后工作。

 

研究领域

聚合物及其复合热电材料、高分子多相体系、高分子材料流变。

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