一种柔性有机热电复合薄膜、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及有机热电材料领域，特别是涉及一种柔性有机热电复合薄膜，所述柔性有机热电复合薄膜包括碳纳米管、有机共轭聚合物；所述柔性有机热电复合薄膜由碳纳米管和有机共轭聚合物经过分散、真空抽滤制得。本发明专利技术提供一种柔性有机热电复合薄膜，绿色环保，还具有较高的热电性能，可高效将热能转化为电能，长效稳定；本发明专利技术还提供一种柔性有机热电复合薄膜的制备方法，其步骤简单、容易实际操作和实现，故可广泛应用于实际的工业化生产当中。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性有机热电复合薄膜、其制备方法及其应用
本专利技术涉及有机热电材料领域，特别是涉及一种柔性有机热电复合薄膜、其制备方法及其应用。
技术介绍
近年来随着传统能源的日渐匮乏，研发清洁可持续的新能源成为当下的一大热点。在这期间，热电材料具有将自然界中大量存在的热能转化为电能的能力，其转化的效率可由ZT＝S2σT/κ表示，其中S代表Seebeck系数(塞贝克系数)、σ代表导电系数、κ代表导热性。通常认为只有当ZT大于1时才具有实际的生产应用价值。传统的无机热点材料在经过大量研究报告后虽然已达到了此数值，但是其因为材料的价格昂贵、稀缺以及具有毒性等因素而导致实际应用受到限制；与此相比，近些年来有机热电材料因其具有来源广、易合成、轻便且具有较高柔韧性等优点受到广泛研究学者的注意。除此之外，由大量数据显示有机热电材料还具有较低的导热性，故通常情况下亦可用PF＝S2σ，及功率因子来表征其材料的热电性能。在有机热电材料的研究中发现，通过将N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺与特定的无机材料，如石墨烯、单壁单壁碳纳米管以及其他金属材料等进行混合掺杂可以突破以往Seebeck系数(塞贝克系数)与导电系数的高度关联，使得在复合材料的这两个参数得到同时的提高。同时，进一步地研究亦表示，合理的溶剂以及合成途径可以显著促进材料热电性能的提升。通过调节单壁单壁碳纳米管与聚合物之间的界面结合，可以有效的改变材料的热电性能。故在此基础上，进一步地探索有机热电复合材料的简易合成步骤有助于推动其在实际生产当中的应用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种柔性有机热电复合薄膜，绿色环保，还具有较高的热电性能，可高效将热能转化为电能，长效稳定。本专利技术还提供一种柔性有机热电复合薄膜的制备方法，其步骤简单、容易实际操作和实现，故可广泛应用于实际的工业化生产当中。本专利技术采用如下技术方案：一种柔性有机热电复合薄膜，所述柔性有机热电复合薄膜包括碳纳米管、有机共轭聚合物；所述柔性有机热电复合薄膜由碳纳米管和有机共轭聚合物经过分散、真空抽滤制得。对上述技术方案的进一步改进为，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。对上述技术方案的进一步改进为，所述有机共轭聚合物为N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺。一种柔性有机热电复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：将单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺分别按一定配比精确称取，并分别装于带盖玻璃瓶子中；向分别装有单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺的带盖玻璃瓶子中均加入一定体积的纯乙醇溶液，旋紧盖子后进行超声处理一段时间后得到充分分散的溶液；将分散好的单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺进行混合后重新超声共振或将分散好的单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺分别进行抽滤；将滤纸置于抽滤装置上，用纯乙醇溶液先润湿滤纸，随后打开真空抽滤机使滤瓶内部压力下降；将分散好试剂进行真空抽滤；待抽滤完成后，将滤纸取下；趁滤纸未干之前，将所复合而成的薄膜从滤纸上剥离；用两片称量纸包裹薄膜并用玻璃皿压实，自然风干一晚上或放置烘箱中烘干2h。对上述技术方案的进一步改进为，在所述将单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺分别按一定配比精确称取，并分别装于带盖玻璃瓶子中步骤中，所述单壁碳纳米管和N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺的总质量为8mg。对上述技术方案的进一步改进为，所述单壁碳纳米管的纯度为95％；所述纯乙醇溶液的纯度为99.7％。对上述技术方案的进一步改进为，在所述向分别装有单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺的带盖玻璃瓶子中均加入一定体积的纯乙醇溶液，旋紧盖子后进行超声处理一段时间后得到充分分散的溶液步骤中，所述超声的时间不少于10min。对上述技术方案的进一步改进为，在所述将分散好的单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺进行混合后重新超声共振步骤中，所述超声的时间不少于5min。对上述技术方案的进一步改进为，所述滤纸的孔径为0.45μm。一种柔性有机热电复合薄膜的应用，使用上述的柔性有机热电复合薄膜，在制备热能转化为电能的产品中应用。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过分散单壁碳纳米管与N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺并改变两者的接触界面，最终由真空抽滤制备，N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺在薄膜内主要呈现棒状晶体，碳纳米管与棒状晶体贴合紧密，界面间有较强的π-π共轭效应，与以往的有机热电材料相比，本专利技术的柔性有机热电复合薄膜明显具有较高的Seebeck系数(塞贝克系数)和导电系数，其最终测得的功率因子高于以往的有机热电材料，同时该薄膜材料表现出极好的柔韧性；此外该薄膜材料的制备过程简便、容易实际操作和实现。附图说明图1为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜的N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺和超高纯单壁碳纳米管分别在乙醇中充分分散后的图像；图2为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜的N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺和单壁碳纳米管在乙醇中充分混合后的图像；图3为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜的柔韧性呈现图像；图4为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜的正面的扫描电镜放大图；图5为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜的截面的扫描电镜放大图；图6为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜的N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺形成的长棒状晶体的扫描电镜放大图；图7为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜在聚合物与单壁碳的质量比为3:1时的塞贝克系数及导电系数随温度变化的曲线；图8为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜在聚合物与单壁碳的质量比为3:1时的功率因子随温度变化的曲线；图9为本专利技术的柔性有机热电复合薄膜的拉曼光谱图。具体实施方式一种柔性有机热电复合薄膜，所述柔性有机热电复合薄膜包括碳纳米管、有机共轭聚合物；所述柔性有机热电复合薄膜由碳纳米管和有机共轭聚合物经过分散、真空抽滤制得。所述碳纳米管为单壁碳纳米管。所述有机共轭聚合物为N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺。一种柔性有机热电复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：将单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺分别按一定配比精确称取，并分别装于带盖玻璃瓶子中；向分别装有单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺的带盖玻璃瓶子中均加入一定体积的纯乙醇溶液，旋紧盖子后进行超声处理一段时间后得到充分分散的溶液；将分散好的单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺进行混合后重新超声共振或将分散好的单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺分别进行抽滤；将滤纸置于抽滤装置上，用纯乙醇溶液先润湿滤纸，随后打开真空抽滤机使滤瓶内部压力下降；将分散好试剂进行真空抽滤；待抽滤完成后，将滤纸取下；趁滤纸未干之前，将所复合而成的薄膜从滤纸上剥离；用两片称量纸包裹薄膜并用玻璃皿压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性有机热电复合薄膜，其特征在于，所述柔性有机热电复合薄膜包括碳纳米管、有机共轭聚合物；所述柔性有机热电复合薄膜由碳纳米管和有机共轭聚合物经过分散、真空抽滤制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性有机热电复合薄膜，其特征在于，所述柔性有机热电复合薄膜包括碳纳米管、有机共轭聚合物；所述柔性有机热电复合薄膜由碳纳米管和有机共轭聚合物经过分散、真空抽滤制得。


2.根据权利要求1所述的柔性有机热电复合薄膜，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。


3.根据权利要求1所述的柔性有机热电复合薄膜，其特征在于，所述有机共轭聚合物为N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺。


4.一种柔性有机热电复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺分别按一定配比精确称取，并分别装于带盖玻璃瓶子中；
向分别装有单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺的带盖玻璃瓶子中均加入一定体积的纯乙醇溶液，旋紧盖子后进行超声处理一段时间后得到充分分散的溶液；
将分散好的单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺进行混合后重新超声共振或将分散好的单壁碳纳米管、N,N-二-(2-戊基)苝二酰亚胺分别进行抽滤；
将滤纸置于抽滤装置上，用纯乙醇溶液先润湿滤纸，随后打开真空抽滤机使滤瓶内部压力下降；将分散好试剂进行真空抽滤；待抽滤完成后，将滤纸取下；
趁滤纸未干之前，将所复合而成的薄膜从滤纸上剥离；用两片称量纸包裹薄膜并用玻璃皿压实，自然风干一晚上或放置烘箱中烘干2h。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠明，杨彦浒，胡恩奎，陈诗乐，黄浩文，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44