但是,近來(lái)有研究表明,有機(jī)半導(dǎo)體有望成為富有成本效益的替代解決方案,可直接利用液態(tài)溶液制成。這為熱電領(lǐng)域開啟了全新的可能性,包括大面積收集熱能。
瑞典研究人員在《自然材料》雜志上發(fā)表文章說(shuō),他們通過(guò)控制一種有機(jī)導(dǎo)電聚合物的氧化水平–即電子構(gòu)型,成功提升了該聚合物的熱電效率,利用這種材料有助于開發(fā)出成本低廉、靈活度高且輕巧的有機(jī)熱電裝置,把廢熱和天然熱轉(zhuǎn)化為電力。
在聚合物熱電方面,迄今遇到的一大阻礙是如何開發(fā)出一種在性能上可媲美傳統(tǒng)無(wú)機(jī)材料的熱電聚合物。而現(xiàn)在,林雪平大學(xué)的Xavier Crispin和他的同僚們已在優(yōu)化有機(jī)導(dǎo)電聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)與甲苯磺酸鹽(PEDOT-Tos)復(fù)合材料的效率上取得了一定的成功,并利用此類材料制成了熱點(diǎn)發(fā)電機(jī)(TEG)的雛形。
盡管該材料在室溫下的熱電效率仍比商用型Bi2Te3低四倍,但該研究團(tuán)隊(duì)稱,這一效率已經(jīng)接近節(jié)能裝置的效能要求了。
Crispin說(shuō):“這是一種塑料或有機(jī)材料,特別是導(dǎo)電聚合物,第一次真正可以被視為[切實(shí)可行的]熱電材料。當(dāng)然了,這種聚合物有待進(jìn)一步的完善,其熱電性能還不夠強(qiáng)。”
他補(bǔ)充道,但此項(xiàng)研究帶來(lái)了新的希望,表明導(dǎo)電聚合物材料經(jīng)過(guò)改進(jìn)后是不輸于無(wú)機(jī)材料的。
為優(yōu)化這種聚合物材料的熱電性能,研究團(tuán)隊(duì)將聚合物暴露在四(二甲氨基)乙烯(TDAE)分子的氣霧下,對(duì)其氧化水平加以控制。進(jìn)而通過(guò)中和其帶正電的長(zhǎng)鏈分子,改變了聚合物的電子結(jié)構(gòu)。
Crispin指出,在直接利用液態(tài)溶液加工熱電材料成為可能后,有助于開發(fā)出低成本的生產(chǎn)方法,比如印制以生產(chǎn)大型熱電發(fā)電機(jī)。
“該聚合物憑借其高靈活性還可應(yīng)用于其他新應(yīng)用,比如把TEG集成到紡織品中。既然該材料能夠用來(lái)制成熱交換器,也意味著它能帶來(lái)功能性最大化。”